本發(fā)明涉及聚合物納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合薄膜及其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、5g時代推動了電子電氣設(shè)備的快速發(fā)展。在電子電氣設(shè)備效率提高的同時，也會產(chǎn)生更多的電磁干擾(emi)。電磁干擾除了使電子設(shè)備發(fā)生故障外，還會破壞人體器官周圍的穩(wěn)定磁場，危害人體健康。研究一種集成多功能性的高性能電磁干擾屏蔽材料是迫切需要的。

2、mxene材料因其豐富的表面官能團、典型的二維層狀結(jié)構(gòu)以及將金屬的優(yōu)越導(dǎo)電性與碳基材料的高化學(xué)穩(wěn)定性相結(jié)合的能力，被視為一種很有前途的emi屏蔽材料。然而，材料表面優(yōu)越的導(dǎo)電性導(dǎo)致的阻抗失配也意味著電磁波的高反射，這可能導(dǎo)致二次電磁污染，阻礙了新型環(huán)保emi屏蔽材料的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種復(fù)合薄膜及其制備方法及應(yīng)用，本發(fā)明的復(fù)合薄膜具有高效的電磁屏蔽性能和低電磁波反射。

2、本發(fā)明提供了一種復(fù)合薄膜，包括依次層疊的mxene膜和阻抗匹配層；所述阻抗匹配層包括依次層疊的吸收層；每層吸收層中獨立地包括纖維素，分散于所述纖維素中的mxene和分散于所述纖維素中的hfo；所述hfo為中空結(jié)構(gòu)；

3、沿所述mxene膜到阻抗匹配層的方向上，每層吸收層中，所述mxene的含量逐漸降低，所述hfo的含量逐漸提高。

4、優(yōu)選的，所述纖維素包括細(xì)菌纖維素和/或植物纖維素。

5、優(yōu)選的，所述細(xì)菌纖維素的直徑為50～100nm，長度20～25μm；

6、所述植物纖維素的直徑為5～10nm，長度為1～3μm。

7、優(yōu)選的，所述每層吸收層中的mxene和mxene膜中的mxene包括氟鹽法制備的單少層ti3c2tx。

8、優(yōu)選的，所述hfo的平均粒徑為350～400nm，殼的厚度為10～15nm。

9、優(yōu)選的，每層吸收層中纖維素與mxene的質(zhì)量比獨立地為1:0～1，纖維素與hfo的質(zhì)量比獨立地為1:0～1。

10、優(yōu)選的，所述阻抗匹配層包括依次層疊的四層膜。

11、優(yōu)選的，所述阻抗匹配層的第一層膜中纖維素與mxene的質(zhì)量比為1:0.15～0.4，纖維素與hfo的質(zhì)量比為1:0.1～0.35；

12、第二層膜中纖維素與mxene的質(zhì)量比為1:0.1～0.2，纖維素與hfo的質(zhì)量比為1:0.3～0.4；

13、第三層膜中纖維素與mxene的質(zhì)量比為1:0.05～0.1，纖維素與hfo的質(zhì)量比為1:0.4～0.45；

14、第四層膜中無mxene，纖維素與hfo的質(zhì)量比為1:0.5。

15、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述復(fù)合薄膜的制備方法，包括以下步驟：

16、按照設(shè)計，對復(fù)合薄膜中每層膜原料的分散液依次進行抽濾、干燥，得到所述復(fù)合薄膜。

17、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述復(fù)合薄膜或上述技術(shù)方案所述制備方法制備的復(fù)合薄膜在復(fù)合材料薄膜制備中的應(yīng)用。

18、本發(fā)明復(fù)合薄膜中的hfo(fe3o4)為磁性填料，中空結(jié)構(gòu)的hfo可以減少阻抗失配，并使得入射進來的電磁波在復(fù)合薄膜內(nèi)部具有眾多的損耗路徑，從而達到良好的屏蔽效果，中空結(jié)構(gòu)的hfo降低電磁干擾屏蔽材料的重量；另外，本發(fā)明控制吸收層中mxene的含量構(gòu)建了mxene膜到阻抗匹配層的方向上的電性梯度，控制hfo的含量構(gòu)建了磁性梯度，使得復(fù)合薄膜具有了電磁雙梯度，電磁雙梯度可以使電磁波進入復(fù)合薄膜而不會產(chǎn)生太多反射，從而提高了電磁屏蔽性能，降低了電磁波反射；mxene膜中具有高導(dǎo)電性的純mxene底層可以有效反射，防止殘余電磁波穿透復(fù)合薄膜，確保高的電磁屏蔽效能值，并且mxene膜反射回至阻抗匹配層的電磁波會繼續(xù)經(jīng)歷介電損耗和磁損耗的衰減，這提高了復(fù)合薄膜對電磁波的吸收值，從而提高了電磁屏蔽性能，降低了電磁波反射。因此，本發(fā)明通過電磁雙梯度的構(gòu)建、合理排列mxene膜和阻抗匹配層以及中空結(jié)構(gòu)hfo的使用，在磁損耗、電損耗和介電損耗等方面協(xié)同改善了其微波吸收，加強了“吸收-反射-重吸收”屏蔽機制，提高emi屏蔽效能，有效減少阻抗失配，降低了反射比。

19、進一步地，本發(fā)明以細(xì)菌纖維素作為吸收層的基體材料，環(huán)保無毒可再生，存在于mxene層之間和表面，起到了支撐和連接的作用，改善了復(fù)合薄膜力學(xué)性能差的問題。

20、進一步地，氟鹽法制備的單少層ti3c2tx具有良好的分散性和電導(dǎo)率，同時為其表面增加了大量活性含氧基團，有利于對其表面修飾。

21、本發(fā)明所制備的阻抗匹配層同時展現(xiàn)出高效的電磁屏蔽性能和低電磁波反射特征。且由于兩側(cè)不同的化學(xué)成分和微觀形態(tài)，薄膜還表現(xiàn)出多功能性。具有廣泛的市場應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)合薄膜，其特征在于，包括依次層疊的mxene膜和阻抗匹配層；所述阻抗匹配層包括依次層疊的吸收層；每層吸收層中獨立地包括纖維素，分散于所述纖維素中的mxene和分散于所述纖維素中的hfo；所述hfo為中空結(jié)構(gòu)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合薄膜，其特征在于，所述纖維素包括細(xì)菌纖維素和/或植物纖維素。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合薄膜，其特征在于，所述細(xì)菌纖維素的直徑為50～100nm，長度20～25μm；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合薄膜，其特征在于，所述每層吸收層中的mxene和mxene膜中的mxene包括氟鹽法制備的單少層ti3c2tx。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合薄膜，其特征在于，所述hfo的平均粒徑為350～400nm，殼的厚度為10～15nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的復(fù)合薄膜，其特征在于，每層吸收層中纖維素與mxene的質(zhì)量比獨立地為1:0～1，纖維素與hfo的質(zhì)量比獨立地為1:0～1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的復(fù)合薄膜，其特征在于，所述阻抗匹配層包括依次層疊的四層膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合薄膜，其特征在于，所述阻抗匹配層的第一層膜中纖維素與mxene的質(zhì)量比為1:0.15～0.4，纖維素與hfo的質(zhì)量比為1:0.1～0.35；

9.權(quán)利要求1～8任一項所述復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.權(quán)利要求1～8任一項所述復(fù)合薄膜或權(quán)利要求9所述制備方法制備的復(fù)合薄膜在復(fù)合材料薄膜制備中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種復(fù)合薄膜及其制備方法及應(yīng)用，屬于聚合物納米復(fù)合材料領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種復(fù)合薄膜，包括依次層疊的MXene膜和阻抗匹配層；所述阻抗匹配層包括依次層疊的吸收層；每層吸收層中獨立地包括纖維素，分散于所述纖維素中的MXene和分散于所述纖維素中的HFO；所述HFO為中空結(jié)構(gòu)；所述MXene膜到阻抗匹配層的方向上，每層吸收層中，所述MXene的含量逐漸降低，所述HFO的含量逐漸提高。本發(fā)明通過電磁雙梯度的構(gòu)建、合理排列MXene膜和阻抗匹配層以及中空結(jié)構(gòu)HFO的使用，協(xié)同加強了“吸收?反射?重吸收”屏蔽機制，提高EMI屏蔽效能，有效減少阻抗失配，降低了反射比。

技術(shù)研發(fā)人員：潘蕾,劉夢欣,張浩然,章子怡,黃心萌,黃姝琳,陳震午
受保護的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9