[发明专利]一种电磁屏蔽用硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种电磁屏蔽用硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料及其制备方法。该复合材料的组成是：硅橡胶100质量份，石墨烯0.05～1质量份，银纳米线0.01～0.5质量份。该复合材料的结构特征是：复合材料中硅橡胶填充在石墨烯/银纳米线构筑的三维连续导电网络骨架中，导电骨架由石墨烯与银纳米线相互交织而成的三维连续多孔材料。该复合材料的制备方法是：先构建出三维连续的石墨烯/银纳米线导电网络骨架，然后再回填硅橡胶，硫化定型。该复合材料在低填料用量(≤1.5wt％)下实现了高导电性和突出电磁屏蔽性能：电导率可达104S/m数量级，在X波段(8.2～12.4GHz)下的电磁屏蔽效能可达40dB以上。

主权项

1.一种电磁屏蔽用硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料，其特征在于，复合材料中硅橡胶填充在石墨烯/银纳米线构筑的三维连续导电网络骨架中，导电骨架由石墨烯与银纳米线相互交织而成的三维连续多孔材料，其组成是：硅橡胶100质量份，石墨烯0.05～1质量份，银纳米线0.01～0.5质量份。

2.根据权利要求1所述的硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料，其特征在于，所用的硅橡胶为热硫化型硅橡胶、缩合型室温硫化硅橡胶或加成型液体硅橡胶。

3.根据权利要求2所述的硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料，其特征在于，所用的石墨烯是经化学还原处理的还原氧化石墨烯。

4.根据权利要求3所述的硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料，其特征在于，所用的银纳米线的直径为10～400nm，长度为1～200μm。

5.根据权利要求4所述的硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料的制备方法，其特征在于，先构建出三维连续的石墨烯/银纳米线导电网络骨架，然后再回填硅橡胶，硫化定型。

6.一种权利要求1‑5任一项所述的硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

(1)氧化石墨烯水分散液：在水介质中，通过超声处理或高速搅拌将氧化石墨剥离成氧化石墨烯，制得氧化石墨烯水分散液，所用的氧化石墨采用Hummers法制备；氧化石墨的浓度为1～15mg/ml；超声处理条件为40～500W/25～500kHz/20～60min；高速搅拌条件为3000～12000rpm/30～120min；

(2)氧化石墨烯/银纳米线水分散液：将银纳米线加入氧化石墨烯水分散液，经超声处理或高速搅拌制得均匀稳定的氧化石墨烯/银纳米线分散液，所用的氧化石墨烯的浓度为1～10mg/ml，银纳米线的浓度为0.1～10mg/ml；超声处理条件为40～500W/25～500kHz/1～60min；高速搅拌条件为500～10000rpm/1～60min；

(3)石墨烯/银纳米线水凝胶：将化学还原剂加入氧化石墨烯/银纳米线水分散液，经加热反应制得石墨烯/银纳米线水凝胶，所用的化学还原剂为水合肼、二甲基肼、苯肼、对甲基磺酰肼、碘化氢、单宁酸、焦棓酸、维生素C、苯胺、乙二胺、氨水、对苯二酚、茶多酚、柠檬酸钠、硼氢化钠、葡萄糖、果糖、蔗糖中的一种或多种的混合物；化学还原剂与氧化石墨烯的质量比为1：1～50：1；加热反应条件为50～95℃/1～48h；

(4)三维连续的石墨烯/银纳米线网络骨架：将石墨烯/银纳米线水凝胶冷冻成型，经冷冻干燥制得三维连续的石墨烯/银纳米线网络骨架，所用的冷冻成型条件为–196～–5℃/0.5～24h；冷冻干燥条件为–40～–80℃/1.3～13Pa/12～48h；

(5)硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料：将石墨烯/银纳米线网络骨架浸入硅橡胶的低沸点有机溶剂溶液，经真空辅助脱除气泡和有机溶剂、硫化定型制得硅橡胶/石墨烯/银纳米线纳米复合材料，所用的低沸点有机溶剂为正己烷、丙酮、氯仿、二氯甲烷或四氢呋喃；硅橡胶溶液的浓度为5～90wt％；硅橡胶的硫化工艺条件为25～200℃/10min～24h。