一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法

本发明涉及复合材料，更具体的说是涉及一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法。

背景技术：

1、随着电子设备的小型化和高度集成化，人类所处的电磁环境变得越来越复杂。电磁辐射可能会对人体产生一定的负面影响，如头痛、失眠、疲劳等健康问题。在近年来的研究中，多层和多层结构的电磁屏蔽材料受到了广泛的关注。这些新型材料具有较为优越的屏蔽性能，可以有效地阻隔电磁辐射的传播。与传统的单层材料相比，多层电磁屏蔽材料能够更好地吸收和反射电磁波，从而有效地保护人体免受辐射伤害。多层结构的电磁屏蔽材料主要通过两层不同材质的组合来实现。

2、碳化木是一种经过煅烧处理的木材，其具有无污染、易制备、性能优良等特点，是一种性价比较好的材料。与此同时，碳化木容易改性，并可以负载金属离子。经过表面沉积金属铜(cu)后，碳化木可以形成复合材料，该材料具有电磁屏蔽和光催化性能。由于碳化木是由多种化学成分和多种细胞天然复合而成，具有强重比大、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，因此成为制备绿色高效型屏蔽材料的理想基材。

3、目前，电磁屏蔽材料主要采用反射过程来减少电磁波的吸收。屏蔽体通常采用可移动的载流子(如电子或空穴)，与辐射场中的电磁场相互作用。电磁干扰屏蔽领域，金属铜常被应用于提升碳化木的屏蔽效果。这种复合材料具有很大的潜力，在制备绿色高效型屏蔽材料方面具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将长方体木头放入炉中，并在氮气的条件下进行碳化，得到碳化木，备用；

5、(2)对碳化木表面进行打磨处理，使其光滑，得到碳化木木块；

6、(3)对碳化木木块进行一次化学镀铜处理(化学镀铜的方法具体参考专利zl201810622330.2)，得到所述电磁屏蔽材料。

7、优选的，步骤(1)中所述长方体木头的规格为长6-7cm，宽2.5-3cm，厚度0.5-1mm。

8、优选的，步骤(1)中所述碳化具体包括：将长方体木头放入一个充满氮气的管式炉中，然后将温度以一定升温速率缓慢升至700℃，并保持稳定的温度2h，然后将温度逐步降低至室温，取出后筛选出平整且无裂纹的碳化木，备用。

9、优选的，步骤(3)在所述一次化学镀铜处理期间采用玻璃棒搅拌，搅拌时间为5-10min，搅拌速度为50-80次/min，每隔1min翻转碳化木木块一次。

10、优选的，步骤(3)还包括二次化学镀铜处理(化学镀铜的方法具体参考专利zl201810622330.2)，具体为：将一次化学镀铜处理后的碳化木木块置于镀铜液中，然后加入3-5滴质量浓度为25％的naoh溶液，期间用玻璃棒搅拌，搅拌的时间为3-8min，搅拌速率为60-100次/min，每隔1min翻碳化木木块一次。

11、其中化学镀铜处理具体包括：

12、取三个500ml烧杯，在第一个烧杯中加入200ml蒸馏水标记为a，第二个烧杯中加入200ml蒸馏水标记为b，第三个烧杯中加入160ml蒸馏水标记为c；取2.4ml浓盐酸缓慢倒于a中，边倒边搅拌，然后加入3g硫酸铜，搅拌直至底部无硫酸铜颗粒，得活化液a；

13、取2.4g氢氧化钠缓慢倒入烧杯b中，缓慢搅拌直至氢氧化钠全部溶解，然后加入3g硼氢化钠，搅拌，直至硼氢化钠全部溶解，得活化液b；

14、将c置于60℃恒温水浴锅中预热15min，然后依次加入硫酸铜12g、酒石酸钾钠3g、edta·二钠盐4g、亚铁氰化钾0.45g、10ml甲醛，搅拌溶解均匀后，用所述质量分数为25％的氢氧化钠溶液调整镀液ph值至为12，得化学镀cu镀液；

15、将碳化木木块置于活化液a中活化15min，每隔5min用钢化镊子翻薄木片1次，取出，当碳化木无液体滴落时，将其置于活化b液中活化90秒，每隔30秒用镊子翻碳化木1次，取出，当碳化木无液体滴落时，将其置于cu化学镀液中，在ph＝12，温度为60°下进行化学镀cu。

16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、1.在8.2到12.4ghz频率范围内，该复合材料的电磁屏蔽效能可以根据不同化学镀铜时间和化学镀铜次数调节，根据具体的化学镀铜时间和化学镀铜次数，可控制备屏蔽效能在30-55db范围内的碳化木复合材料；

18、2.碳化木材表面化学镀铜制备的复合材料导电性能优良，电导率可以分别达到240.5s/cm、377.24s/cm；

19、3.木材碳化后接触角可达126.2°，具备导电和电磁屏蔽效能，电导率和电磁屏蔽效能分别为0.1s/cm，30db；

20、4.碳化木化学镀铜具备较好的阻燃性能，放置于酒精灯下45s未出现着火现象；

21、5.该方法制备的碳化木具备纤维结构、炭质结构、多孔结构，是理想的多阶层电磁屏蔽和电磁衰减的模版材料。

技术特征：

1.一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)在所述一次化学镀铜处理期间采用玻璃棒搅拌，搅拌时间为5-10min，搅拌速度为50-80次/min，每隔1min翻转碳化木木块一次。

5.根据权利要求1所述的一种碳化木化学镀铜电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)还包括二次化学镀铜处理，具体为：将一次化学镀铜处理后的碳化木木块置于镀铜液中，然后加入3-5滴质量浓度为25％的naoh溶液，期间用玻璃棒搅拌，搅拌的时间为3-8min，搅拌速率为60-100次/min，每隔1min翻碳化木木块一次。

技术总结
本发明公开了一种制备具有电磁屏蔽效能的碳化木复合材料的方法。该方法通过碳化、活化，而后对碳化木进行化学镀铜处理，将其赋予良好的电磁屏蔽特性。碳化木接触角可达126.2°，具备较好的疏水特性。碳化木一次化学镀铜6min后，碳化木面粗糙度最小可达7.62μm，化学镀铜12min电导率为240.5S/cm，在8.2到12.4GHz频率范围内，其电磁屏蔽效能平均值可达51.82dB。

技术研发人员：杨栋博,潘艳飞,李龙霞,蒋小荷,王元,孙菲
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15