本發(fā)明屬于電磁屏蔽,特別涉及一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、隨著現(xiàn)代通訊設(shè)備的迅猛發(fā)展,電磁輻射的不良影響也日益凸顯,如干擾信息、中斷通訊、引發(fā)設(shè)備故障,甚至危害身體健康。近年來,柔性電子產(chǎn)品和便攜式設(shè)備的快速普及,迫切要求電磁屏蔽材料在高屏蔽性能的基礎(chǔ)上向輕量化、薄型化轉(zhuǎn)變;此外,在設(shè)備運(yùn)行時內(nèi)部會產(chǎn)生熱量積累,如果不能將熱量及時耗散會嚴(yán)重影響設(shè)備的精度和使用壽命。
2、目前,柔性電子設(shè)備兼具應(yīng)變傳感能力越發(fā)重要,不僅可以拓寬柔性電子在生物監(jiān)測、可穿戴設(shè)備以及智能皮膚等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,還為實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高可靠性的實(shí)時監(jiān)測提供了可能;然而,現(xiàn)有的電磁屏蔽材料的屏蔽效能普遍較低,且材料的高電磁屏蔽性能與輕薄、傳感和導(dǎo)熱性能不兼容,已無法滿足柔性電子設(shè)備的應(yīng)用需求;因此,亟需開發(fā)兼?zhèn)涓咂帘?、?dǎo)熱以及傳感性能的電磁屏蔽材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料及其制備方法和應(yīng)用,以解決現(xiàn)有的電磁屏蔽材料的屏蔽效能普遍較低,且材料的高電磁屏蔽性能與輕薄、傳感和導(dǎo)熱性能不兼容的技術(shù)問題。
2、為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
3、本發(fā)明提供了一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,包括:
4、將聚多巴胺包覆二氧化硅分散液加入到銀納米線分散液中,通過磁力攪拌混合,以使聚多巴胺包裹二氧化硅通過螯合作用與銀納米線結(jié)合,得到聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線分散液;
5、將納米纖維素分散液與聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線分散混合后,先進(jìn)行超聲處理,隨后加入戊二醛,以使戊二醛和聚多巴胺的氨基及納米纖維素的羥基進(jìn)行反應(yīng)形成席夫堿鍵,之后進(jìn)行機(jī)械攪拌,得到聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線/納米纖維素分散液;
6、對聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線/納米纖維素分散液進(jìn)行真空抽濾、干燥處理,得到所述兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料。
7、進(jìn)一步的,聚多巴胺包覆二氧化硅分散液的制備過程,具體如下:
8、將二氧化硅分散液與多巴胺分散液混合,進(jìn)行磁力攪拌處理,通過多巴胺的自聚合反應(yīng)在二氧化硅表面形成包覆層,得到聚多巴胺包覆二氧化硅分散液。
9、進(jìn)一步的,銀納米線分散液的制備過程,具體如下:
10、將硝酸銀溶于乙二醇中,得到a溶液;
11、將聚乙烯吡咯烷酮和六水合三氯化鐵溶于乙二醇中,得到b溶液;
12、將b溶液與a溶液混合攪拌均勻后進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)結(jié)束后,通過離心除雜,得到所述銀納米線分散液。
13、進(jìn)一步的,將聚多巴胺包覆二氧化硅分散液加入到銀納米線分散液中后,形成混合體系b;所述混合體系b中的固相組成包括:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42wt%-78wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22wt%-58wt%銀納米線。
14、進(jìn)一步的,將納米纖維素分散液與聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線分散混合,并加入戊二醛之后,形成混合體系c;所述混合體系c中的固相組成包括:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.5wt%-44.5wt%的納米纖維素、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55wt%-76wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5wt%-2.5wt%的戊二醛。
15、進(jìn)一步的,超聲處理時,超聲功率為300-700w,超聲時間為5-25min。
16、進(jìn)一步的,機(jī)械攪拌的過程,攪拌轉(zhuǎn)速為200-600rpm,攪拌時間為30-150min。
17、本發(fā)明還提供了一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料,其特征在于,所述兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料采用所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料制備得到。
18、進(jìn)一步的,所述一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的絕對電磁屏蔽效能為13277.5-15303.1db·cm2·g-1。
19、本發(fā)明還提供了一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的應(yīng)用,所述兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料應(yīng)用于柔性電子設(shè)備中。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果為:
21、本發(fā)明提供的兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,將聚多巴胺包裹二氧化硅通過螯合作用與銀納米線結(jié)合,利用聚多巴胺的金屬螯合作用構(gòu)建牢固的“可可樹”結(jié)構(gòu),獲得具有“可可樹”結(jié)構(gòu)的聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線分散液;其次,通過戊二醛與聚多巴胺的氨基和納米纖維素的羥基反應(yīng),形成席夫堿鍵增強(qiáng)相互作用,此外納米纖維素相互交織形成穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建具有類似“可可樹”結(jié)構(gòu)的薄膜,實(shí)現(xiàn)高效電磁屏蔽、導(dǎo)熱和應(yīng)變傳感兼顧的目的;本發(fā)明所制備的柔性電磁屏蔽材料滿足可便攜智能電子設(shè)備中的使用需求,與已有的電磁屏蔽材料對比,所述的柔性電磁屏蔽材料具有更高的電磁屏蔽性能、優(yōu)異的導(dǎo)熱性以及靈敏的應(yīng)變傳感性能,為電磁屏蔽材料的商業(yè)化提供有利的技術(shù)支持;此外,柔性電磁屏蔽材料的制備過程簡單,經(jīng)濟(jì)高效,具有良好的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景。
1.一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,其特征在于,聚多巴胺包覆二氧化硅分散液的制備過程,具體如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,其特征在于,銀納米線分散液的制備過程,具體如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,其特征在于,將聚多巴胺包覆二氧化硅分散液加入到銀納米線分散液中后,形成混合體系b;所述混合體系b中的固相組成包括:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42wt%-78wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22wt%-58wt%銀納米線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,其特征在于,將納米纖維素分散液與聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線分散混合,并加入戊二醛之后,形成混合體系c;所述混合體系c中的固相組成包括:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.5wt%-44.5wt%的納米纖維素、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55wt%-76wt%的聚多巴胺包覆二氧化硅/銀納米線以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5wt%-2.5wt%的戊二醛。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,其特征在于,超聲處理時,超聲功率為300-700w,超聲時間為5-25min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的制備方法,其特征在于,機(jī)械攪拌的過程,攪拌轉(zhuǎn)速為200-600rpm,攪拌時間為30-150min。
8.一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料,其特征在于,所述兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料采用如權(quán)利要求1-7所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料制備得到。
9.根據(jù)8所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料,其特征在于,所述一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的絕對電磁屏蔽效能為13277.5-15303.1db·cm2·g-1。
10.如權(quán)利要求8或9所述的一種兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料的應(yīng)用,其特征在于,所述兼具導(dǎo)熱和傳感性能的柔性電磁屏蔽材料應(yīng)用于柔性電子設(shè)備中。