一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料及其制备方法

本发明涉及电磁屏蔽复合材料，尤其涉及一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着通讯技术和可穿戴电子设备的蓬勃发展，高度集成的电子系统会产生不同频段的电磁波从而带来严重的电磁辐射。电磁辐射会对相邻设备的正常工作造成严重影响，同时，长期暴露于电磁辐射中将给人体带来恶心、头痛、眼疾、癌症等多种严重危害。电磁辐射也被称为“电磁污染”，己成为继大气污染、水污染、噪音污染之后的第四大公害。因此，研发高性能材料屏蔽电磁波以降低电磁辐射尤为重要。

2、反射和吸收是屏蔽电磁波的主要途径。目前的电磁屏蔽材料主要有金属、碳材料和导电聚合物复合材料，但这些材料主要以反射方式屏蔽电磁波，电磁波的反射率通常高于90％，而吸收率低于10％，如此高的反射率将引起严重的电磁波二次污染，并使电磁环境复杂化，难以从根本上消除电磁辐射带来的危害。因此，研发以吸收途径为主的电磁屏蔽材料迫在眉睫。

3、中国专利cn116041780a公开了一种“一种异质结构可调节的多层多孔电磁屏蔽复合泡沫材料的制备方法”：在三聚氰胺泡沫骨架表面修饰聚多巴胺，将融化石蜡浸渍在聚多巴胺修饰的三聚氰胺泡沫上，使石蜡包覆部分泡沫骨架，再对其进行化学镀银处理，使泡沫骨架上未被石蜡包覆的表面原位沉积银纳米粒子，除去石蜡并将泡沫灌封碳纳米填料的水性聚氨酯悬浮液后冷冻干燥，得到所述的异质结构可调节的多层多孔电磁屏蔽复合泡沫材料。但该类材料只有在低电磁屏蔽性能下表现出较好的电磁波吸收性能，在高电磁屏蔽性能下对电磁波的吸收率非常低，例如在x波段电磁屏蔽性能为47db的材料对电磁波的吸收率仅为7％。并且该类材料的制备工艺复杂、耗时，难以实现大规模制备。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中电磁屏蔽材料的高反射率引起严重的电磁波二次污染的上述问题，提供一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料及其制备方法。通过选择性刻蚀ti3alc2的al层得到mx溶液，将fe3o4和mx组装成复合物(fm)，将三聚氰胺泡沫碳化得到碳化泡沫(cf)，通过浸渍法将fm组装在cf骨架上得到复合泡沫材料(fm@cf)，最后通过真空抽滤将mx沉积在fm@cf底部得到分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料(fm@cf/mx)。该电磁屏蔽复合材料的制备过程简单、操作容易，其分层结构可以实现对电磁波的“低反射-高吸收-高反射-再吸收”，从而成功实现高电磁吸收和高电磁屏蔽的效能复合，显著降低电磁波的二次污染，有助于解决电磁辐射带来的危害。该材料可广泛应用于航空航天、军事装备、微型电子设备、民用电器等领域。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、1)在hcl溶液中加入lif和ti3alc2，搅拌，离心，洗涤，将所得沉淀分散在水中，离心收集上清液，所得上清液为mx分散液；

5、2)在阳离子改性剂的水溶液中对fe3o4颗粒进行修饰，离心洗涤得到带正电的fe3o4颗粒，将带正电的fe3o4颗粒与mx分散液混合、充分振荡，确保其完全静电自组装，得到fm分散液；

6、3)在氮气保护下将三聚氰胺泡沫碳化得到cf，将cf浸渍在fm分散液中，对其真空干燥得到负载有fm的复合泡沫材料fm@cf；

7、4)将mx沉积在fm@cf底部，对其真空干燥得到fm@cf/mx。

8、步骤2)中，所述阳离子改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或两种。

9、步骤2)中，阳离子改性剂的水溶液浓度为1～10mg/ml。

10、步骤2)中，所述fe3o4与mx的质量比为0.25～2:1。

11、步骤2)中，fm分散液的浓度为1～10mg/ml。

12、步骤3)中，所述cf浸渍在fm分散液中的次数至少一次。

13、步骤4)中，将mx沉积是通过真空抽滤将mx分散液沉积在fm@cf底部。

14、步骤4)中，mx沉积的厚度由mx的质量多少控制。

15、相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

16、本发明通过浸渍法将fm复合物有效地负载在cf上，再通过真空抽滤将mx沉积在fm@cf底部实现分层结构的构建。通过真空抽滤制备的mx沉积层相比于通过浸涂和化学镀等方法制备的导电层具有更致密、厚度更低、导电性更高的优点，这使得其具有更加优异的电磁屏蔽性能。

17、本发明构建了“低反射-高吸收-高反射-再吸收”的分层结构，fm@cf层具有适宜的导电性和良好的磁性，其高孔隙率的泡沫结构可以显著延长电磁波的传输路径，使其在材料内部进行多次反射，通过介电损耗与磁损耗来将电磁波转换为热量，而透过fm@cf层的电磁波将被高导电的mx沉积层反射回fm@cf层形成二次反射电磁波，并再次被fm@cf层吸收，从而实现对电磁波的高吸收，这显著降低了二次电磁污染，有助于解决电磁辐射带来的危害。

技术特征：

1.一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述阳离子改性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，阳离子改性剂的水溶液浓度为1～10mg/ml。

4.如权利要求1所述的一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述fe3o4与mx的质量比为0.25～2:1。

5.如权利要求1所述的一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2)中，fm分散液的浓度为1～10mg/ml。

6.如权利要求1所述的一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述cf浸渍在fm分散液中的次数至少一次。

7.如权利要求1所述的一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，将mx沉积是通过真空抽滤将mx分散液沉积在fm@cf底部。

8.如权利要求1所述的一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于：步骤4)中，mx沉积的厚度由mx的质量多少控制。

9.一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料，其特征在于：由权利要求1～8任一项制备方法所制备。

技术总结一种分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料及其制备方法，通过选择性刻蚀Ti<subgt;3</subgt;AlC<subgt;2</subgt;的Al层得到MX溶液，将Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;和MX组装成复合物FM，将三聚氰胺泡沫碳化得到碳化泡沫CF，通过浸渍法将FM组装在CF骨架上得到复合泡沫材料FM@CF，最后通过真空抽滤将MX沉积在FM@CF底部得到分层结构的高吸收型电磁屏蔽复合材料FM@CF/MX。制备过程简单、操作容易，其分层结构可以实现对电磁波的“低反射‑高吸收‑高反射‑再吸收”，从而成功实现高电磁吸收和高电磁屏蔽的效能复合，显著降低电磁波的二次污染，有助于解决电磁辐射带来的危害。该材料可广泛应用于航空航天、军事装备、微型电子设备、民用电器等领域。技术研发人员：王宏涛,胡攀,李军,谭文军,彭丽,苏玉忠,洪燕珍受保护的技术使用者：厦门大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13