專利名稱：雙壁碳納米管電磁屏蔽膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的的制備方法，具體是一種雙壁碳納米 管電磁屏蔽膜的制備方法。
技術(shù)背景隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機、無線通訊得以廣泛應(yīng)用和密集配置,使 得空間充斥了不同波長和頻率的電磁波，這些電磁波嚴重干擾了電子產(chǎn)品的正常 使用，而且經(jīng)醫(yī)學(xué)證明，它還會對人體健康產(chǎn)生危害。所以電磁波已成為繼大氣 污染、水污染、噪聲污染后的一種新的污染源(電磁污染)。防止電磁波輻射污染 以保護環(huán)境和人體健康，已經(jīng)成為當(dāng)前國際上迫切需要解決的問題，特別是解決 用于天氣預(yù)報、電視信號傳輸、通信微波中轉(zhuǎn)系統(tǒng)的X波段(8.2-12.4GHz)電磁 波尤為重要。鐵磁材料和金屬良導(dǎo)體、鍍金屬表面敷層型薄膜材料等由于具有較好的導(dǎo) 電性和介電參數(shù)，使其成為如今廣泛應(yīng)用的電磁屏蔽材料，鐵磁材料和金屬良導(dǎo) 體其重量重、柔性差、易腐蝕、不易加工等缺點明顯，局限性較大。鍍金屬表面 敷層型薄膜材料表層導(dǎo)電薄膜附著力不高，容易產(chǎn)生剝離，二次加工性能較差。 以導(dǎo)電纖維為填充材料的填充復(fù)合型屏蔽材料由于重量相對較輕、耐腐蝕等特點 使其成為近年電磁屏蔽材料的研究熱點，特別是碳納米管或碳纖維填充型復(fù)合材 料。但導(dǎo)電纖維填充型復(fù)合材料其導(dǎo)電填充物填充量高、且填充物分布很難達到 均勻，導(dǎo)致電磁屏蔽效果不是很好。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Xu， H等在《Applied Physics Letters》 (應(yīng)用物理快報)2007年第90巻183119頁發(fā)表了題為《Microwave shielding of transparent and conducting single-walled carbon nanotube films》(透明導(dǎo)電單壁碳納米管薄膜的微波屏蔽) 一文，文中評述:采用對分散 的單壁碳納米管溶液進行過濾的方法制備單壁碳納米管薄膜，并對該膜進行電磁 屏蔽測試，顯示其在高頻段有28dB的電磁屏蔽效能。由于薄膜制備方法上的缺陷，薄膜中含有較多的表面活性劑及濾膜吸附物，導(dǎo)致其導(dǎo)電性能的下降，從而降 低了電磁屏蔽效能。另外，該薄膜很難操作，且制備面積不大，產(chǎn)量較低，很難 實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙壁碳納米管電磁屏蔽 膜的制備方法。本發(fā)明的原料簡單易得，成本低廉，對環(huán)境無污染；采用惰性氣 體保護，無明顯易燃危險原料；產(chǎn)物易于處理，收率高，設(shè)備簡單，可以半連續(xù) 化操作，適于大量生產(chǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明涉及一種雙壁碳納米管電磁屏 蔽膜的制備方法，包括如下步驟
步驟一，在臥式石英管反應(yīng)器中進行反應(yīng)，通入惰性氣體，升溫；
步驟二，將二茂鐵和噻酚溶解于正己烷中，其中二茂鐵濃度為2g/100ml， 噻酚濃度為0. 6ml/100ml;
步驟三，將溶解有二茂鐵和噻酚的正己烷通入速率控制為0.5ml/min，控制 惰性氣體流量，反應(yīng)進行5-40分鐘，反應(yīng)結(jié)束后取出基片，等基片冷卻后從基 片上剝離出膜，即得雙壁碳納米管電磁屏蔽膜。
步驟一中，所述升溫具體為升溫到1100°C-120CTC。
步驟三中，所述惰性氣體流量為20L/h-60L/h。
本發(fā)明采用正己烷做為碳源，二茂鐵作為催化劑及噻酚作為生長促進劑， 以惰性氣體為保護氣體及載氣。正己垸和催化劑同時供給，在高溫區(qū)分解出碳和 納米鐵粒子，在高溫區(qū)生成雙壁碳納米管。反應(yīng)在臥式的石英管反應(yīng)器中進行， 在氣流的作用下高溫區(qū)的雙壁碳納米管沉積在末端的基片上，沉積不同的時間可 得到不同厚度的碳納米管膜。
本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明工藝簡單易行，很容易從基片上剝離 雙壁碳納米管膜，并方便的調(diào)節(jié)所需膜厚，從而得到不同表面電阻的雙壁碳納米 管膜用于不同場合的電磁屏蔽。本發(fā)明制備的電磁屏蔽材料重量可忽略不計，本 發(fā)明的可得到面積超過30X 15cm2且可任意操作的大面積雙壁碳納米管膜材料， 所得到的雙壁碳納米管膜密度為0.1g/cm3，厚度為lum -8pm,表面電阻為 8. 35 Q /Sq -26. 29 Q /Sq。該膜能直接用于電磁屏蔽，其在X波段的電磁屏蔽效能可達61dB -67dB，其屏蔽效能大大高于常用的碳納米管(碳纖維)填充型復(fù)合材 料(20-30dB)。本發(fā)明的原料簡單易得，成本低廉，對環(huán)境無污染；采用惰性氣 體保護，無明顯易燃危險原料；產(chǎn)物易于處理，收率高，設(shè)備簡單，可以半連續(xù) 化操作，適于大量生產(chǎn)。
具體實施例方式
以下實例將結(jié)合附圖
對本發(fā)明作進一步說明。本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方 案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限 于下述的實施例。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件， 或按照制造廠商所建議的條件。
實施例1
準備好厚度0. 5mm、長度30cm、寬度6. 5cm鋁箔，然后讓其經(jīng)無水乙醇清 洗，再用體積分數(shù)為10a/。的HCl浸泡以除去氧化層，之后巻成圓柱形筒狀放入臥 式石英反應(yīng)管的反應(yīng)末端(石英反應(yīng)管直徑20mra)，然后反應(yīng)管末端用橡膠塞封 閉，在橡膠塞上僅留一小出氣口。實驗裝置安裝完畢后，臥式石英反應(yīng)管通入氬 氣保護，升溫到115(TC，升溫速率為2(TC/min，然后由電子泵通入溶解有二茂 鐵、噻酚的正己烷溶液，二茂鐵濃度為2g/100ml，噻酚濃度為0.6ml/100ml，通 入速率為0.5ml/min，調(diào)節(jié)氬氣的流量為60L/h，反應(yīng)時間持續(xù)5分鐘。反應(yīng)結(jié) 束后，取出基片，等基片冷卻至25'C后從基片上剝離出膜，所得膜為雙壁碳納 米管膜，膜面積為30 X 6cm2，膜厚為1 u m,表面電阻為25. 83 Q /Sq，密度0. lg/cm3， 電磁屏蔽效能在X波段為18dB-21dB。
實施例2
準備好厚度0. 5mm、長度30cm、寬度9. 5cm鋁箔，然后讓其經(jīng)無水乙醇清 洗，再用體積分數(shù)為10M的HC1浸泡以除去氧化層，之后巻成圓柱形筒狀放入臥 式石英反應(yīng)管的反應(yīng)末端(石英反應(yīng)管直徑30mra)，然后反應(yīng)管末端用橡膠塞封 閉，在橡膠塞上僅留一小出氣口。實驗裝置安裝完畢后，臥式石英反應(yīng)管通入氬 氣保護，升溫到110(TC，升溫速率為2(TC/min，然后由電子泵通入溶解有二茂 鐵、噻酚的正己烷溶液，二茂鐵濃度為2g/100ml，噻酚濃度為0.6ml/100ml，通 入速率為0. 5 ml/min，調(diào)節(jié)氬氣的流量為40L/h，反應(yīng)時間持續(xù)5分鐘。反應(yīng)結(jié) 束后，取出基片，等基片冷卻至25"C后從基片上剝離出膜，所得膜為雙壁碳納米管膜，膜面積為30X 9cm2，膜厚為1 u m,表面電阻為26. 29 Q /Sq，密度0. lg/cm3， 電磁屏蔽效能在X波段為17dB-20dB。 實施例3
準備好厚度0. 5mra、長度30cm、寬度16cm鋁箔，然后讓其經(jīng)無水乙醇清洗， 再用體積分數(shù)為10%的HC1浸泡以除去氧化層，之后巻成圓柱形筒狀放入臥式石 英反應(yīng)管的反應(yīng)末端(石英反應(yīng)管直徑50mra)，然后反應(yīng)管末端用橡膠塞封閉， 在橡膠塞上僅留一小出氣口 。實驗裝置安裝完畢后，臥式石英反應(yīng)管通入氬氣保 護，升溫到1200°C，升溫速率為20°C/min，然后由電子泵通入溶解有二茂鐵、 噻酚的正己垸溶液，二茂鐵濃度為2g/100ml，噻酚濃度為0.6ml/100ml，通入速 率為0. 5 ml/min，調(diào)節(jié)氮氣的流量為20L/h，反應(yīng)時間持續(xù)10分鐘。反應(yīng)時間 后，取出基片，等基片冷卻后從基片上剝離出膜，所得膜為雙壁碳納米管膜，膜 面積為30X16cm2，膜厚為2um,表面電阻為17. 36Q/Sq，密度0. lg/cm3,電磁 屏蔽效能在X波段為25dB-31dB。
實施例4
準備好厚度0. 5mm、長度30cm、寬度13cm鋁箔，然后讓其經(jīng)無水乙醇清洗， 再用體積分數(shù)為10。/。的HC1浸泡以除去氧化層，之后巻成圓柱形筒狀放入臥式石 英反應(yīng)管的反應(yīng)末端(石英反應(yīng)管直徑40mm)，然后反應(yīng)管末端用橡膠塞封閉， 在橡膠塞上僅留一小出氣口。實驗裝置安裝完畢后，臥式石英反應(yīng)管通入氬氣保 護，升溫到110(TC，升溫速率為2(TC/min，然后由電子泵通入溶解有二茂鐵、 噻酚的正己垸溶液，二茂鐵濃度為2g/100ml，噻酚濃度為0.6ml/100ml，通入速 率為0.5ml/min，調(diào)節(jié)氬氣的流量為60L/h，反應(yīng)時間持續(xù)20分鐘。反應(yīng)結(jié)束 后，取出基片，等基片冷卻后從基片上剝離出膜，所得膜為雙壁碳納米管膜，膜 面積為30X13cm2，膜厚為4um，表面電阻為10. 10Q/Sq，密度0. lg/cm3，電磁 屏蔽效能在X波段為32dB-40dB。
實施例5
準備好厚度0. 5mm、長度30cm、寬度16cm鋁箔，然后讓其經(jīng)無水乙醇清洗， 再用體積分數(shù)為10y。的HCl浸泡以除去氧化層，之后巻成圓柱形筒狀放入臥式石 英反應(yīng)管的反應(yīng)末端(石英反應(yīng)管直徑50mm)，然后反應(yīng)管末端用橡膠塞封閉， 在橡膠塞上僅留一小出氣口。實驗裝置安裝完畢后，臥式石英反應(yīng)管通入氬氣保護，升溫到115(TC，升溫速率為2CTC/min，然后由電子泵通入溶解有二茂鐵、 噻酚的正己垸溶液，二茂鐵濃度為2g/100ml，噻酚濃度為0.6ml/100ml，通入速 率為0.5ral/min，調(diào)節(jié)氬氣的流量為40L/h，反應(yīng)時間持續(xù)40分鐘。反應(yīng)時間 后，取出基片，等基片冷卻至常溫后從基片上剝離出膜，所得膜為雙壁碳納米管 膜，膜面積為30X16cm2，膜厚為8um，表面電阻為8.35Q/Sq，密度0. lg/cm3， 電磁屏蔽效能在X波段為61dB-67dB。
權(quán)利要求
1、一種雙壁碳納米管電磁屏蔽膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一，在臥式石英管反應(yīng)器中進行反應(yīng)，通入惰性氣體，升溫；步驟二，將二茂鐵和噻酚溶解于正己烷中，其中二茂鐵濃度為2g/100ml，噻酚濃度為0.6ml/100ml；步驟三，將溶解有二茂鐵和噻酚的正己烷通入速率控制為0.5ml/min，控制惰性氣體流量，反應(yīng)進行5-40分鐘，反應(yīng)結(jié)束后取出基片，等基片冷卻后從基片上剝離出膜，即得雙壁碳納米管電磁屏蔽膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙壁碳納米管電磁屏蔽膜的制備方法，其特征是， 步驟一中，所述升溫具體為升溫到1100°C-1200°C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙壁碳納米管電磁屏蔽膜的制備方法，其特征是， 步驟三中，所述惰性氣體流量為20L/h-60L/h。
全文摘要
一種納米材料技術(shù)領(lǐng)域的雙壁碳納米管電磁屏蔽膜的制備方法，包括如下步驟在臥式石英管反應(yīng)器中進行反應(yīng)，通入惰性氣體，升溫；將二茂鐵和噻酚溶解于正己烷中，其中二茂鐵濃度為2g/100ml，噻酚濃度為0.6ml/100ml；將溶解有二茂鐵和噻酚的正己烷通入速率控制為0.5ml/min，控制惰性氣體流量，反應(yīng)進行5-40分鐘，反應(yīng)結(jié)束后取出基片，等基片冷卻后從基片上剝離出膜，即得雙壁碳納米管電磁屏蔽膜。本發(fā)明的原料簡單易得，成本低廉，對環(huán)境無污染；采用惰性氣體保護，無明顯易燃危險原料；產(chǎn)物易于處理，收率高，設(shè)備簡單，可以半連續(xù)化操作，適于大量生產(chǎn)。
文檔編號H05K9/00GK101514444SQ20091004777
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者吳子平, 王健農(nóng) 申請人:上海交通大學(xué)