[发明专利]CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法，包括将MXene分散于水中，加入金属Ga，先常温超声，然后在冰浴条件下超声，得到均匀的MXene@Ga的水分散液；将纤维素纳米纤维CNF加入到分散液中混合均匀，进行真空辅助抽滤，然后加入沸点低于水的水溶性有机溶剂继续真空抽滤，进行溶剂交换，重复多次，待抽干有机溶剂，取下膜进行干燥，得到CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜。该电磁屏蔽复合膜具有层层堆积的多层结构，还具有很好的柔韧性和抗拉伸强度，同时具备电磁屏蔽、焦耳加热、光热转化等功能。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法。

背景技术

随着5G时代的来临和通信技术的高速发展，电磁干扰对设备的正常工作以及人体的健康产生的影响不可忽视。尤其是电子设备轻量化、便携式的发展趋势，对电磁屏蔽材料提出了新的要求。MXene(二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物)作为一种高导电的二维材料，在电磁屏蔽领域得到广泛关注，而其中又以Ti₃C₂ MXene性能最佳。镓(Ga)作为一种液态金属(熔点29.8℃)具有极低的蒸气压和无毒性，在柔性电子、药物运输、机器人等领域颇有前景。固态镓在超声波的作用下易分散成微米或纳米粒子，由于其相变、高导热、高导电的特性在纳米材料领域具有应用潜力。作为电子设备的界面材料，仅实现电磁屏蔽的功能是不够的，如在低温环境下需要对设备进行控温以保证正常运行。因此，如何在现有的电磁屏蔽材料的基础功能之上，开发新材料以赋予电磁屏蔽材料焦耳加热、光热转化等能力，使其能够在低电压或者光照条件下实现设备的温控成为当务之急。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可提高MXene基材料机械强度、实现电磁屏蔽、电热、光热转化等热管理功能的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MXene分散于水中，加入金属Ga，先常温超声，然后在冰浴条件下超声，得到均匀的MXene@Ga的水分散液；

(2)将纤维素纳米纤维CNF加入到MXene@Ga的水分散液中混合均匀，进行真空辅助抽滤，然后加入沸点低于水的水溶性有机溶剂继续真空抽滤，以进行溶剂交换，重复多次，待抽干有机溶剂，取下膜进行干燥，得到CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜。

上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述MXene与金属Ga的质量比为2～10∶1，所述MXene分散于水中的浓度为1mg/mL～3mg/mL。

上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述常温超声的时间为3min～5min，所述常温超声与在冰浴条件下超声的总时间为10min～20min，每超声3s～5s停1s～3s。

上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(1)中，所述MXene为Ti₃C₂。

上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，所述MXene与所述纤维素纳米纤维CNF的质量比为1～9∶1。

上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述混合均匀采用涡旋振荡方式，振荡时间为10min～20min。

上述的CNF/MXene@Ga电磁屏蔽复合膜的制备方法，优选的，步骤(2)中，所述沸点低于水的水溶性有机溶剂为乙醇和丙酮中的一种。