[发明专利]兼具电磁屏蔽和导热功能的复合柔性薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具电磁屏蔽和导热功能的柔性薄膜及其制备方法，能形成二维异质结MXene/BN柔性薄膜，通过正负电荷的静电作用和氢键作用，将二维的BN纳米片与二维的Ti₃C₂T_x MXene纳米片构筑成二维导电、导热异质结，并采用一维纳米纤维素网络结构增强薄膜机械性能，最后通过压滤成膜法一步组装成兼具电磁屏蔽和导热功能的复合柔性薄膜。本实施例制备的MXene/BN薄膜对电磁波屏蔽效果显著，且具有导热性能好、弯折柔韧性好、合成工艺简单的特点，可满足高性能通讯设备、计算机、智能手机、汽车等实际应用中电磁屏蔽及导热器件及相关产业应用的具体要求。

技术领域

本发明涉及一种复合柔性薄膜及其制备方法，特别涉及一种电磁屏蔽复合柔性薄膜及其制备方法，或者涉及一种导热功能复合柔性薄膜及其制备方法，应用于电磁屏蔽复合材料或者导热功能复合材料技术领域。

背景技术

随着电子设备和无线传输技术的快速发展，电磁干扰和电磁辐射对便携式电子、航天和国防安全和人类健康造成的危害也越来越严重。以金属为代表的传统电磁屏蔽材料，由于存在密度大、柔性差、易腐蚀等缺点，难以满足轻质便携电子产品发展的需求。近年来，MXene作为一种新型的二维层状过渡金属碳/氮化物，具有优异的金属导电性(电导率高达65000S/m)和铁磁性，成为一种理想的电磁屏蔽材料。与此同时，随着5G时代逐步临近，伴随着电子产品的频繁更新换代，设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升。未来高频率高功率电子产品使用的瓶颈在于其产生的电磁辐射和热，为了解决此问题，电子产品在设计时将会加入越来越多的电磁屏蔽及导热器件。因此兼具电磁屏蔽和导热材料及器件的作用将愈发重要，未来需求也将持续增长。

通过添加其他物料形成复合材料是赋予材料更多功能的一个有效方法。西北工业大学LeiWang等制备了带羧基的Fe₃O₄@Ag核-壳纳米颗粒，又通过对多壁碳纳米管(MWCNT)氨基化修饰得到的带氨基的多壁碳管(MWCNT-NH₂)，再利用氨基和羧基的酰胺化反应使二者嫁接得到MWCNT-Fe₃O₄@Ag，最后用环氧树脂与其通过混合铸造法制成22.86mm×10.16mm×2mm的样品，在X波段中的最高电磁屏蔽效能为35dB，导热系数最高为0.46W/mK。中科院广州化学所的Yingchun Liu等人先在碱性溶液中进行静电自组装，然后共沉淀制备了RGO@Fe₃O₄纳米片，最后将样品在磁场的作用下和环氧树脂混合后固化制成样品，在X波段下电磁屏蔽最高达到13.45dB,导热系数(面内)最高达到1.213W/mK。四川大学WeixingYang等通过真空辅助过滤和氢碘酸(HI)还原制备了还原氧化石墨烯(RGO)/纳米纤维(CNF)复合膜，电磁屏蔽效能最高达到26.2dB(X波段，8.2-12.4GHz)，面内导热系数达到7.3W/mK。

因此，选取合适的材料、合理设计工艺条件，开发导热、柔性、高效的MXene电磁屏蔽薄膜以满足柔性器件兼具电磁屏蔽和导热功能的要求具有重要意义，这成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于提供一种兼具电磁屏蔽和导热功能复合柔性薄膜及其制备方法，具体涉及一种兼具电磁屏蔽和导热功能的二维异质结MXene/BN薄膜及其制备方法，本发明薄膜对电磁波屏蔽效果显著，且具有导热系数高、弯折柔韧性好的特点，可满足实际应用中柔性电子的具体要求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：