[发明专利]一种力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄半透明电磁屏蔽膜及其制备方法，所述电磁屏蔽膜由单层MXene和细菌纤维素基膜(BCs)构成。所述制备方法原料来源广泛，过程简单、绿色，工艺流程安全，价格较为低廉，且制备出的产品在拉伸实验中最高可承受532.87MPa的拉应力，韧性达到31.14MJ m^‑3；最高可以承受6152次弯曲；在导电测试中体现出了510.4S m^‑1的电导率；可以在厚度为1.732μm以下达到71331.9dB cm²/g的电磁屏蔽效率且透光率最高可以达到86.70％。

技术领域

本发明属于材料领域，具体而言，涉及一种单层MXene/细菌纤维素(单层MXene/BCs)复合的力学增强的电磁屏蔽膜及其制备方法，由该方法制备的力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜不仅可以在微米级别的厚度下获得较高的屏蔽效率，而且能够承受较大的拉力，且具有一定的透光性。

背景技术

随着高科技的发展和电子时代的到来，数字电子技术已经扩展到我们的生活和工作的各个方面。在这样的前提下，伴随而来的副产物如电磁波污染也已成为一个新的环境问题。因此，电磁屏蔽材料的设计和制备已成为研究的热点之一。最早的电磁屏蔽材料是金属，例如铜箔和银片，但是它们价格昂贵，笨重且无法折叠。第二代电磁屏蔽材料是由导电碳材料制成，如碳纳米管和石墨烯等。但是，碳基电磁屏蔽材料仍然很难在低厚度下实现高电磁屏蔽性能。

2011年，Gogosti和他的同事发现了一系列二维过渡金属碳化物/氮化物，称为MXene，它是通过从MAX相中选择性蚀刻A元素(三元过渡金属碳化物/氮化物)而制成的。在蚀刻之后，MXene纳米片具有丰富的表面端基(OH和F基团)，因此有利于合成基于MXene的复合材料。MXene由于其高导电性和较大的比表面积而也可以被用于电磁屏蔽领域。

然而，随着当今社会对于可穿戴设备的需求日益增长，具有高电磁屏蔽性能的单功能材料已不再能满足需求。新一代电磁屏蔽材料需要更高的强度、韧性、超轻超薄以及透明性好，来进一步提高其应用价值。

发明内容

针对传统方法的问题，根据本发明的一个方面，本发明一个目的在于提供一种力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜，该电磁屏蔽膜不仅可以在微米级别的厚度下获得较高的屏蔽效率，而且能够承受较大的拉力，且具有一定的透光性，以上特点使其在柔性电子设备、液晶显示屏以及军事、医药、生物领域都具有很大的应用潜力。

一种力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜，所述电磁屏蔽膜由单层MXene和细菌纤维素基膜(BCs)构成，其中复合膜的厚度为1.607μm至1.732μm，细菌纤维素基膜的厚度为1.574μm，细菌纤维素基膜用于支撑和保护MXene。

优选地，所述力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜具有大于10000dB cm²/g，更优选大于30000dB cm²/g，进一步优选大于70000dB cm²/g的屏蔽效率。

优选地，所述力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜具有大于413.91MPa且不大于532.87MPa的拉伸应力，更优选为大于451.01MPa且不大于532.87MPa，进一步优选为大于469.43MPa且不大于532.87MPa。

优选地，所述力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜具有大于24.39MJ/m³且不大于31.14MJ/m³的韧性，更优选为大于25.92MJ/m³且不大于31.14MJ/m³，进一步优选为大于28.28MJ/m³且不大于31.14MJ/m³。

优选地，所述力学增强的超薄半透明电磁屏蔽膜，其特征在于，所述的膜材料具有大于5265次且不大于6152次的耐折次数，更优选为大于5560次且不大于6152次的耐折次数，进一步优选为大于5828次且不大于6152次的耐折次数。