[发明专利]一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁屏蔽材料及其制备方法，涉及一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法。本发明复合电磁屏蔽材料特别适用于防电磁污染和微波暗室等领域。

背景技术

随着科学技术的发展，雷达、卫星、微波炉、移动无绳电话等各种各样的高频率电磁波器件和仪器被广泛使用，使得地球空间中充斥着各个频段的电磁波，这些电磁波将对其它电磁仪器造成干扰的同时也影响人体的健康。据报道，每天在电脑前工作超过6小时，电磁波辐射会对人的皮肤等造成不可逆损害；电磁波强度测试表明，移动通讯设备对人体生殖、记忆功能有很大伤害。电磁波污染成为继噪音污染、空气污染、水污染之后的第四大污染。降低电磁污染已成为电视广播、人体电磁防护、通讯及导航系统安全等领域的首要问题。传统的电磁屏蔽材料如金属及其复合物由于其密度大、频率调节困难、韧性以及抗腐蚀性差等已经很难适应现实的需要。因此具有厚度薄、质量轻、频带宽、物理机械性能好等特点的电磁屏蔽材料已被当今世界各国视为重点开发的军民两用新型材料。材料的电磁屏蔽性能主要由其一定电磁波频率下的复磁导率和复介电常数所决定。

现有技术中，碳纳米材料(如纳米碳纤维、碳纳米管等)由于密度低、力学性能好、导电性好等优点，被认为是下一代最具有潜力的电磁屏蔽材料。但碳纳米管或纳米纤维在实际应用中存在两个较严重的问题，一是由于碳纳米管或纳米纤维具有高的长径比和大的表面积，在基体中很难均匀分散；二是制备这些碳纳米材料成本较高，且产量低。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种具有良好的电磁屏蔽性能的复合电磁屏蔽材料及其制备方法。

本发明的内容是：一种复合电磁屏蔽材料，其特征是：由碳化细菌纤维素与纳米磁性金属材料混合组成，所述碳化细菌纤维素与纳米磁性金属材料混合的体积比例为20：1～1：5；

所述纳米磁性金属材料是Fe、Ni、Co、NiFe、CoFe中的任一种。

本发明的内容还可以是：一种复合电磁屏蔽材料，其特征是：由碳化细菌纤维素与基体材料混合组成，所述碳化细菌纤维素与基体材料混合的体积比例为1：10～4：1；

所述基体材料是石蜡、环氧树脂、二氧化硅中的任一种。

本发明的内容还可以是：一种复合电磁屏蔽材料，其特征是：由碳化细菌纤维素与纳米磁性金属材料混合后再与基体材料混合组成，所述碳化细菌纤维素与纳米磁性金属材料混合的体积比例为20：1～1：5，所述碳化细菌纤维素与纳米磁性金属材料混合后的物料与基体材料混合的体积比例为1：10～4：1；

所述纳米磁性金属材料是Fe、Ni、Co、NiFe、CoFe中的任一种，所述基体材料是石蜡、环氧树脂、二氧化硅中的任一种。

本发明的另一内容是：一种复合电磁屏蔽材料的制备方法，包括：

a、制备细菌纤维素；

其特征是还包括下列步骤：

b、制备碳化细菌纤维素：

将细菌纤维素经蒸馏水洗至中性（即pH值为7）后，与1～3体积的1 wt.% NaOH 溶液混合煮沸 2 h，过滤，固体物即细菌纤维素再次用蒸馏水洗至中性后，粉碎，在 – 40℃下冷冻干燥之后，再经真空加热碳化，真空加热碳化即：在温度为500～3200 ℃、本底真空气压压力优于10⁴ Pa的条件下、将细菌纤维素加热碳化0.1～10小时（优选的是在温度为800～1600 ℃、本底真空气压10^-2～10⁴ Pa的条件下、将细菌纤维素加热碳化0.5 h～4 h），即制得碳化细菌纤维素；

c、制备复合电磁屏蔽材料：

按体积比例为20：1～1：5的比例取所述碳化细菌纤维素与纳米磁性金属材料，将碳化细菌纤维素与纳米磁性金属材料混合，即制得复合电磁屏蔽材料；

所述纳米磁性金属材料是Fe、Ni、Co、NiFe、CoFe中的任一种。

本发明的另一内容中：所述步骤b可以替换为：将细菌纤维素经惰性气氛保护下加热碳化，即：在温度为500～3200 ℃、保护气氛工作气压为0.1～5000 Pa的条件下，将细菌纤维素加热碳化0.1～10小时，制得碳化细菌纤维素；所述保护气氛为氮气或氩气。

本发明的另一内容中：所述步骤b中真空加热碳化时还可以添加有催化剂Fe或Ni。