[发明专利]用于EMI屏蔽的二维金属碳化物、氮化物和碳氮化物膜和复合物

说明书

本发明涉及用于EMI屏蔽的二维金属碳化物、氮化物和碳氮化物膜和复合物。具体地，本发明提供了一种具有EMI屏蔽特性的复合物制品，其包括：衬底；以及被布置在所述衬底上的聚合物复合物涂层，所述聚合物复合物包括具有导电表面的二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物和有机聚合物。

本申请为国际申请PCT/US2017/028800于2018年10月19日进入中国国家阶段、申请号为201780024618.3、发明名称为“用于EMI屏蔽的二维金属碳化物、氮化物和碳氮化物膜和复合物”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月22日提交的美国专利申请系列号62/326,074的优先权，该申请的内容通过全文引用并入以用于所有目的。

技术领域

本公开涉及提供电磁干扰屏蔽的材料和提供这种电磁屏蔽的方法。

背景技术

2011年，德雷塞尔大学(Drexel University)发现了一种二维(2D)结晶过渡金属碳化物的新家族，即所谓的MXene。2015年，随着双过渡金属(双M)MXene的发现，该家族进一步扩大。迄今为止，已经合成了约20种不同的MXene组合物，如Ti₂C、Ti₂N、Ti₃C₂、Ti₃N₂、Nb₂C、Nb₂N、V₂C、V₂N、Ta₄C₃、Mo₂TiC₂、Mo₂Ti₂C₃、Cr₂TiC₂等。大多数MXene具有非常高的金属导电性。

发明内容

本公开揭示了二维(2D)结晶过渡金属碳化物，包括MXene膜和MXene-聚合物复合物的意外高的EMI屏蔽有效性，所述碳化物具有显示其优于除纯金属之外的任何已知EMI屏蔽值的能力。本文报道的包含标称组成M_n+1X_n的组合物的高EMI屏蔽值被视为更宽范围内的二维(2D)过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的代表，所述二维(2D)过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物包括包含标称结晶组成M'₂M”_nX_n+1的组合物，其中M、M'、M”和X如本文所定义。此外，尽管有时本文关于碳化物进行描述，但包含相应的氮化物和碳氮化物的实施方式也被认为属于本发明的范围内。

本发明的实施方式为用于屏蔽物体以使其免受电磁干扰的那些方法，所述方法包含将物体的至少一个表面与包含二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物组合物并具有导电表面的涂层叠置(即接触或不接触所述物体的表面)。这些二维材料包括MX-ene组合物；即包含标称单位晶胞组成M_n+1X_n的组合物。尽管本文例示了一定范围内的这些组合物，但本发明不限于如此例示的这些组合物，并且包括本文所述的任何和所有的组合物，例如具有M_n+1X_n的结晶相化学计量的组合物，其中M是至少一IIIB、IVB、VB或VIB族金属，每个X是C、N或其组合，并且n＝1、2或3。