一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用

本发明属于电磁屏蔽，特别涉及一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代通讯设备的迅猛发展，电磁辐射的不良影响也日益凸显，如干扰信息、中断通讯、引发设备故障，甚至危害身体健康。近年来，柔性电子产品和便携式设备的快速普及，迫切要求电磁屏蔽材料在高屏蔽性能的基础上向轻量化、薄型化转变；此外，在设备运行时内部会产生热量积累，如果不能将热量及时耗散会严重影响设备的精度和使用寿命。

2、目前，柔性电子设备兼具应变传感能力越发重要，不仅可以拓宽柔性电子在生物监测、可穿戴设备以及智能皮肤等领域的应用范围，还为实现高灵敏度、高可靠性的实时监测提供了可能；然而，现有的电磁屏蔽材料的屏蔽效能普遍较低，且材料的高电磁屏蔽性能与轻薄、传感和导热性能不兼容，已无法满足柔性电子设备的应用需求；因此，亟需开发兼备高屏蔽、导热以及传感性能的电磁屏蔽材料。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用，以解决现有的电磁屏蔽材料的屏蔽效能普遍较低，且材料的高电磁屏蔽性能与轻薄、传感和导热性能不兼容的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，包括：

4、将聚多巴胺包覆二氧化硅分散液加入到银纳米线分散液中，通过磁力搅拌混合，以使聚多巴胺包裹二氧化硅通过螯合作用与银纳米线结合，得到聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线分散液；

5、将纳米纤维素分散液与聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线分散混合后，先进行超声处理，随后加入戊二醛，以使戊二醛和聚多巴胺的氨基及纳米纤维素的羟基进行反应形成席夫碱键，之后进行机械搅拌，得到聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线/纳米纤维素分散液；

6、对聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线/纳米纤维素分散液进行真空抽滤、干燥处理，得到所述兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料。

7、进一步的，聚多巴胺包覆二氧化硅分散液的制备过程，具体如下：

8、将二氧化硅分散液与多巴胺分散液混合，进行磁力搅拌处理，通过多巴胺的自聚合反应在二氧化硅表面形成包覆层，得到聚多巴胺包覆二氧化硅分散液。

9、进一步的，银纳米线分散液的制备过程，具体如下：

10、将硝酸银溶于乙二醇中，得到a溶液；

11、将聚乙烯吡咯烷酮和六水合三氯化铁溶于乙二醇中，得到b溶液；

12、将b溶液与a溶液混合搅拌均匀后进行反应，反应结束后，通过离心除杂，得到所述银纳米线分散液。

13、进一步的，将聚多巴胺包覆二氧化硅分散液加入到银纳米线分散液中后，形成混合体系b；所述混合体系b中的固相组成包括：质量分数为42wt%-78wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅和质量分数为22wt%-58wt%银纳米线。

14、进一步的，将纳米纤维素分散液与聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线分散混合，并加入戊二醛之后，形成混合体系c；所述混合体系c中的固相组成包括：质量分数为21.5wt%-44.5wt%的纳米纤维素、质量分数为55wt%-76wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线以及质量分数为0.5wt%-2.5wt%的戊二醛。

15、进一步的，超声处理时，超声功率为300-700w，超声时间为5-25min。

16、进一步的，机械搅拌的过程，搅拌转速为200-600rpm，搅拌时间为30-150min。

17、本发明还提供了一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，所述兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料采用所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料制备得到。

18、进一步的，所述一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的绝对电磁屏蔽效能为13277.5-15303.1db·cm2·g-1。

19、本发明还提供了一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的应用，所述兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料应用于柔性电子设备中。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、本发明提供的兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，将聚多巴胺包裹二氧化硅通过螯合作用与银纳米线结合，利用聚多巴胺的金属螯合作用构建牢固的“可可树”结构，获得具有“可可树”结构的聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线分散液；其次，通过戊二醛与聚多巴胺的氨基和纳米纤维素的羟基反应，形成席夫碱键增强相互作用，此外纳米纤维素相互交织形成稳定网络结构构建具有类似“可可树”结构的薄膜，实现高效电磁屏蔽、导热和应变传感兼顾的目的；本发明所制备的柔性电磁屏蔽材料满足可便携智能电子设备中的使用需求，与已有的电磁屏蔽材料对比，所述的柔性电磁屏蔽材料具有更高的电磁屏蔽性能、优异的导热性以及灵敏的应变传感性能，为电磁屏蔽材料的商业化提供有利的技术支持；此外，柔性电磁屏蔽材料的制备过程简单，经济高效，具有良好的产业化发展前景。

技术特征：

1.一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，聚多巴胺包覆二氧化硅分散液的制备过程，具体如下：

3.根据权利要求1所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，银纳米线分散液的制备过程，具体如下：

4.根据权利要求1所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将聚多巴胺包覆二氧化硅分散液加入到银纳米线分散液中后，形成混合体系b；所述混合体系b中的固相组成包括：质量分数为42wt%-78wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅和质量分数为22wt%-58wt%银纳米线。

5.根据权利要求1所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将纳米纤维素分散液与聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线分散混合，并加入戊二醛之后，形成混合体系c；所述混合体系c中的固相组成包括：质量分数为21.5wt%-44.5wt%的纳米纤维素、质量分数为55wt%-76wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线以及质量分数为0.5wt%-2.5wt%的戊二醛。

6.根据权利要求1所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，超声处理时，超声功率为300-700w，超声时间为5-25min。

7.根据权利要求1所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，机械搅拌的过程，搅拌转速为200-600rpm，搅拌时间为30-150min。

8.一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，所述兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料采用如权利要求1-7所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料制备得到。

9.根据8所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，所述一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的绝对电磁屏蔽效能为13277.5-15303.1db·cm2·g-1。

10.如权利要求8或9所述的一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料的应用，其特征在于，所述兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料应用于柔性电子设备中。

技术总结本发明属于电磁屏蔽技术领域，公开了一种兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用，包括：将聚多巴胺包覆二氧化硅分散液加入到银纳米线分散液中，通过磁力搅拌混合，得到聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线分散液；将纳米纤维素分散液与聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线分散混合后，先进行超声处理，随后加入戊二醛，之后进行机械搅拌，得到聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线/纳米纤维素分散液；对聚多巴胺包覆二氧化硅/银纳米线/纳米纤维素分散液进行真空抽滤、干燥处理，得到所述兼具导热和传感性能的柔性电磁屏蔽材料；本发明能够实现高效电磁屏蔽、导热和应变传感兼顾目的；制备过程简单，经济高效，具有良好的产业化发展前景。技术研发人员：李金宝,刘庚玫,修慧娟,尹鼎文,秦雨欣,邓自立,田德良受保护的技术使用者：陕西科技大学技术研发日：技术公布日：2024/12/23