[发明专利]一种木质复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种木质复合材料的制备方法，以宽频范围内高吸收与低反射协同效应的木质复合材料为核心，从可控电磁梯度多层结构入手，设计以木材为骨架，采用连续化学镀(先化学镀Cu而后化学镀Ni)和机械搅拌方法，构建可控电磁梯度“三明治”结构和特殊界面极化机制，调控正向电导梯度和负向磁梯度二者的电磁协同效应，实现穿透电磁波经历一个特定“吸收‑反射‑吸收‑反射‑吸收”路径，从而得到了一种可控电磁梯度Ni‑Fe₃O₄@GO/Cu‑中空纤维/木材多层结构复合材料。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体的说是涉及一种木质复合材料的制备方法。

背景技术

随着科技的高速发展，电器及电子设备的大量应用促进了科学技术飞速发展。特别是以电磁波为载体的现代通信技术极大地方便了日常交流，使世界变成“地球村”。但人类在享受电磁波带来通信便利的同时，也承受着电磁辐射的伤害。随着电子设备小型化、高度集成化的发展，人类所处的电磁环境越来越复杂。如何有效地防止电磁辐射对人体的伤害，已成为目前研究和开发防电磁辐射产品的重点。近年来，有关双层和多层结构电磁屏蔽材料的研究及开发已成为电磁领域的研究热点。研究表明，双层电磁屏蔽材料的屏蔽效果较优于单层材料的屏蔽效果。

木材是自然界中最典型的生物复合材料，它是由多种化学成分和多种细胞天然复合而成，强重比大、隔热、隔音性好、加工能耗低、对环境污染小、可再生、可自然降解等优点，是制备绿色高效型屏蔽材料的理想基材。

目前，用于电磁干扰屏蔽的材料大多采用反射过程，以尽量减少吸收。屏蔽体常采用可移动的载流子(电子或空穴)，其可以与辐射场中的电磁场相互作用。由于金属中含有自由电子，于是金属最常用到电磁屏蔽领域。金属铜(Cu)是一种低电阻率金属，电导高，屏蔽效果好；金属镍(Ni)常用作制备磁性材料，其具有优异的导电性、导磁性和导热性，纳米尺度的Ni还具有很好的超顺磁性。

木质金属复合材料作为一种质轻、易制备、屏蔽效能优良的材料，其制备技术发展较快。在木材表面覆盖一层金属可提高木材的电磁屏蔽效能、耐温性、耐磨性及强度。非金属材料表面金属化方法有很多，主要有真空热蒸发沉积、真空蒸镀、溅射、化学气相沉积、物理气相沉积、电泳、电镀、化学镀、置换镀等。化学镀因具有操作简单、成本低等优点而被广泛应用。

20世纪80年代日本学者对木材化学镀方面进行了大量研究，长泽长八郎团队与张翠芬教授团队针对木片刨花、单板化学镀镍以及制品的导电性和电磁屏蔽性进行了研究。品川俊一团队针对木粉中添加金属粉末和经过化学镀的导电纤维制成板材做了大量研究，所制成的板材电磁波的屏蔽性能最高可达50dB左右，而对于经过化学镀镍的导电纤维制成板材在添加量为7.3％和9.0％时，所制成的板材的电磁破屏蔽性能就可以达到20dB和50dB左右。长泽长八郎团队对化学镀镍的木片制成刨花板进行了防静电和电磁屏蔽的分析，研究表明刨花板的体积电阻率与电磁屏蔽效果之间的关系，刨花板的体积电阻率越小，电磁屏蔽的效果越好。

传统的电磁屏蔽材料大多采用单层镀膜的形式，其缺点在于难以实现高频波段的屏蔽，单层屏蔽薄膜只能在低频波段内有相对较好的屏蔽效果；难以满足高电磁屏蔽效能防护用品的要求；难以实现广泛的电磁屏蔽。

相对于单层屏蔽材料，多层复合屏蔽材料在屏蔽结构的优化上有更大的设计空间，通过合理的优化设计，可使材料的屏蔽效能得到大大提高。

纵观国内国外学者的研究成果，可以看出，制备高效木质金属电磁屏蔽复合材料面临以下问题：

①多层结构电磁屏蔽材料中可控蜂窝状结构的引入是难点；

②方便、可控地一步法构建轻质可控电磁梯度多尺度界面结构有待进一步研究；

③宽频范围(2.0×10³-12.0×10³MHz)的电磁损耗可控且电磁屏蔽效能达80dB的轻质电磁屏蔽材料合成是难点；