[发明专利]一种制备层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料的方法

说明书

一种制备层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料的方法，属于电磁屏蔽材料技术领域。本发明要解决功能材料往往无法兼顾强度的问题，一般的电磁屏蔽金属材料，如铜、镍等密度太高，无法做到轻量化应用于航空航天，本发明利用密度最小的结构金属镁，在提高镁基体电磁屏蔽性能的同时提高其力学性能，制备出一种结构功能一体化的石墨烯镁基复合材料。本发明方法如下：步骤一、去除镁箔表面的氧化膜，然后加热至90～200℃后将石墨烯分散液喷涂镁箔表面，得到石墨烯/镁层状基元；步骤二、将步骤一获得的石墨烯/镁层状基元层层堆叠，再真空热压烧结，得到层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料。本发明所述的石墨烯镁基电磁屏蔽材料应用于航空航天领域。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽材料技术领域；具体涉及一种制备层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料的方法。

背景技术

镁作为最轻的结构材料，具有高比强度、比刚度，广泛应用于航空航天，且镁有着优异的电磁屏蔽性能，是一种理想的轻质高强，且能同时拥有电磁屏蔽性能的金属材料。

但是功能材料往往无法兼顾强度的问题，一般的电磁屏蔽金属材料，如铜、镍等密度太高，无法做到轻量化应用于航空航天。

发明内容

本发明要解决轻质金属材料结构功能无法兼顾的技术问题；而提供一种制备层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料的方法。本发明利用密度最小的结构金属镁，在提高镁基体电磁屏蔽性能的同时，提高其力学性能，制备出一种结构功能一体化的石墨烯镁基复合材料。

为解决上述技术问题，本发明的一种制备层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料的方法是按下述步骤进行的：

步骤一、去除镁箔表面的氧化膜，然后加热至90～200℃后将石墨烯分散液喷涂镁箔表面，得到石墨烯/镁层状基元；

步骤二、将步骤一获得的石墨烯/镁层状基元层层堆叠，再真空热压烧结，得到层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料；

其中，步骤一所述石墨烯分散液的配置方法是将石墨烯分散于无水乙醇中。

进一步地限定，步骤一石墨烯分散液是按每500ml无水乙醇加入0.5g～2g石墨烯的配比配置成的；所述石墨烯分散液的配置方法具体步骤如下：将石墨烯粉末加入无水乙醇中，磁力搅拌1h，再超声震荡2h，得到均匀分散的石墨烯分散液。

进一步地限定，步骤一采用空气喷涂技术将石墨烯分散液喷涂镁箔表面。

进一步地限定，步骤一中将去除表面氧化膜的镁箔放置于加热台上进行加热。

进一步地限定，步骤二中在500℃～630℃、30Mpa～55Mpa的压力下真空热压烧结，烧结时间2h～7h。

进一步地限定，步骤二中将至少20片步骤一获得的石墨烯/镁层状基元进行层层堆叠。

本发明通过喷涂石墨烯与层层堆叠的方法，制备了具有层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料，层状结构通过引入更多的界面，使电磁波在界面与基体之间来回反射，将一部分电磁波直接反射出材料，同时增加了电磁波在材料内部的吸收，从而提高了复合材料的电磁屏蔽性能。

本发明的具有层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料在具有很好电磁屏蔽性能的同时提高了复合材料的强度并保持了其塑性；在电磁波频率0-1.5GHz范围内，本发明的层状结构的石墨烯镁基电磁屏蔽材料电磁屏蔽效能SE均大于40dB，相对基体材料提高3-20dB；屈服强度从70MPa提高到105Mpa，抗拉强度从138Mpa提高至150Mpa，其中屈服强度的提高幅度高达50％，而延伸率得到了较好的保持。

本发明方法工艺简单，便于操作，且镁是一种可再生资源，该方法环境友好，本方法能有效提高镁的力学性能，且在提高其力学性能的同时其电磁屏蔽性能也得到了一定程度的提高，本方法制备了一种结构功能一体化的轻量化材料，并且是一种简单高效的方法。