[发明专利]一种超轻高效电磁屏蔽复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超轻高效电磁屏蔽复合材料及其制备方法。该气凝胶复合材料是以纤维素、含Co²⁺的钴盐、咪唑衍生物为原料制成气凝胶后，经碳化处理得到的气凝胶复合材料；所述纤维素的质量占纤维素、含Co²⁺的钴盐和咪唑衍生物总质量的20％～45％。该气凝胶复合材料的密度低至0.023gcm^‑3，单位密度下的屏蔽效能高，对电磁波的平均吸收系数超过0.77，同时满足了轻质、电磁干扰屏蔽性能优异、以内部吸收为主要屏蔽机制的要求，能够有效避免反射造成的电磁波二次反射污染，克服了现有技术中大多数电磁屏蔽材料可能会造成二次反射污染的问题，在军事装备领域、航天航空领域、民用电子设备领域作为电磁屏蔽材料具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电磁屏蔽领域，具体涉及一种超轻高效电磁屏蔽复合材料及其制备方法。

背景技术

由于无线通信和高频电子设备的快速发展，电磁(EM)辐射不仅对高灵敏度的电磁设备产生了不可忽视的干扰，还严重危及人类健康，因此，电磁干扰(ElectromagneticInterference,EMI)屏蔽材料(简称电磁屏蔽材料)获得了越来越广泛的关注。

通常，EMI屏蔽机制包括三个部分：表面反射(SER)，内部吸收(SEA)和多重反射(SEM)。现有的大多数电磁干扰屏蔽材料的EMI屏蔽机制主要以表面反射为主，但是反射很可能会造成电磁波的二次反射污染。因此，开发一种以内部吸收为主导屏蔽机制的电磁干扰屏蔽材料十分重要，电磁波吸收系数(A)是评价这类电磁干扰屏蔽材料的重要指标。同时，考虑到在军事装备、航天航空、民用电子设备等领域复杂的实际应用环境，优异的电磁干扰屏蔽性能和材料的轻便是电磁干扰屏蔽材料的另外两个重要要求。

现有报道的电磁屏蔽材料包括传统的金属和金属复合材料、三维气凝胶、多孔碳纳米线、纤维及相关的复合材料等。它们各有优劣，但是很难同时满足轻质、电磁干扰屏蔽性能优异、以及以内部吸收为主导屏蔽机制。

Y.Lu的研究小组(ACS Appl.Mater.Interfaces,2015,7,13604–13611)报道了一种通过热解沸石咪唑酸盐合成的多孔Co/C纳米复合材料，该复合材料表现出了出色的EM波吸收能力。R.Qiang等(J.Alloys Compd.,2016,681,384–393)通过钴基金属有机框架材料ZIF-67的原位煅烧制备了一种Co/C复合材料，该复合材料发挥了较理想的微波吸收效果。但是，这些复合材料都是通过添加聚合物粘合剂制备得到的，密度较高，不能满足轻质的要求，大大限制了其应用。

与金属填充物相比，碳纤维具有质量轻的优点；此外，碳纤维还具有良好导电性等性能、高模量、高强度等优点。因此，含碳纤维的复合材料在电磁屏蔽领域受到了广泛的关注。

文献“碳化细菌纤维素的电磁屏蔽效能，朱佩”记载了一种细菌纤维素碳化得到的纳米碳纤维与石蜡共混得到的复合体，该复合体具有良好的电磁屏蔽效能，并且，随着复合体中碳纤维含量的增加，电磁屏蔽效能增加。

Y.Li等(Adv.Funct.Mater.,2019,29,1807624)通过使用碳纳米管(CNT)作为导电填料和纤维素气凝胶作为多孔载体，构建了具有出色EMI屏蔽能力的复合导电网络材料。但是，这些具有高导电性能的电磁屏蔽材料对电磁波具有高反射率，容易造成电磁波的二次污染。

因此，亟需开发出同时满足轻质、电磁干扰屏蔽性能优异、以及以内部吸收为主导屏蔽机制的电磁干扰屏蔽材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种较低纤维素添加量的、轻质、电磁干扰屏蔽性能优异、以内部吸收为主要屏蔽机制的一种超轻高效电磁屏蔽复合材料及其制备方法。