一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜及其制备方法和应用

本发明属于电磁屏蔽材料，特别涉及一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着通信技术和智能电子设备的飞速发展，极大地方便了人类生活，但不可避免地引发电磁干扰、信息泄漏及危害人体健康等问题；因此，高效的电磁屏蔽材料引起人们的关注；此外，新一代电子器件逐渐向高集成度和高功率密度方向发展，导致器件内部大量热量积累而无法及时散失，严重降低了电子器件的准确性和稳定性，由此迫切需要开发兼备高效电磁屏蔽和优异导热性的材料，以满足先进电子设备的使用要求。

2、目前，已有研究人员利用导电填料在复合材料内部构筑导电网络，并构建大量的异质界面，以赋予材料的电磁屏蔽性能；但该类材料在获得高效的电磁屏蔽性能的同时，大量的异质界面造成了极大的界面热阻，不利于构筑导热通路，制备的电磁屏蔽材料导热系数较低，无法满足高性能电子器件的散热需求；另外，为提高电磁屏蔽材料的导热性，往往向复合材料中引入高导热填料，但不可避免了降低了材料的电磁屏蔽性能；因此，亟需开发一种兼顾高效电磁屏蔽性能和高导热性能的电磁屏蔽材料。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜及其制备方法和应用，以满足现有电磁屏蔽材料屏蔽效能低，以及高电磁屏蔽性能与高导热性和焦耳加热性能不兼容的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

4、对tocnfs进行巯基化改性处理，获得sh-tocnfs分散液；

5、将银纳米颗粒分散液与所述sh-tocnfs分散液混合，进行搅拌和超声处理，得到agnps/sh-tocnfs分散液；将所述agnps/sh-tocnfs分散液与还原氧化石墨烯分散液混合，进行搅拌和超声处理，得到agnps/sh-tocnfs/rgo分散液；

6、对所述agnps/sh-tocnfs/rgo分散液进行真空抽滤处理，得到agnps/sh-tocnfs/rgo复合膜；

7、对所述agnps/sh-tocnfs/rgo复合膜进行干燥、热压处理，得到所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜。

8、进一步的，对tocnfs进行巯基化改性处理，获得sh-tocnfs分散液的过程，具体如下：

9、将tocnfs分散液、n-羟基琥珀酰亚胺及1-乙基-3-[3-二甲基氨基丙基]碳二亚胺盐酸盐混合进行活化，获得混合液；

10、在所述混合液中加入l-半胱氨酸，在惰性气体气氛下避光搅拌，搅拌结束后离心处理，获得上清液；

11、对所述上清液进行透析处理洗涤至中性，得到所述sh-tocnfs分散液。

12、进一步的，所述银纳米颗粒分散液的制备过程，具体如下：

13、将硝酸银和聚乙烯吡咯烷酮溶解于水中，搅拌，获得ag-pvp络合物；

14、在所述ag-pvp络合物中加入还原剂，在冰浴条件下搅拌，反应结束后洗涤至中性，得到所述银纳米颗粒分散液。

15、进一步的，所述agnps/sh-tocnfs/rgo分散液的制备过程中，所述银纳米颗粒分散液的加入量为90wt％，所述sh-tocnfs分散液的加入量为1wt％-5wt％，所述还原氧化石墨烯分散液的加入量为5wt％-9wt％。

16、进一步的，所述还原氧化石墨烯分散液的制备过程，具体如下：

17、将氧化石墨烯分散于水中，得到氧化石墨烯分散液；

18、在氧化石墨烯分散液中加入稳定剂，搅拌均匀后加入还原剂进行还原反应，反应后离心处理，洗涤，得到还原氧化石墨烯；

19、将所述还原氧化石墨烯分散至无水乙醇中，获得还原氧化石墨烯分散液。

20、进一步的，将所述agnps/sh-tocnfs分散液与还原氧化石墨烯分散液混合，进行搅拌和超声处理，得到agnps/sh-tocnfs/rgo分散液的过程中，搅拌转速为200-600rpm，搅拌时间为10-30min；超声功率为400-800w，超声时间为10-30min。

21、进一步的，对所述agnps/sh-tocnfs/rgo复合膜进行干燥、热压处理，得到所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的过程中，干燥温度为25-80℃，热压温度为60-140℃，热压压力为5-15mpa。

22、本发明还提供了一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜，利用所述的兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法制备得到。

23、进一步的，所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的电磁屏蔽效能为67.58-98.05db，导热系数为16.19-18.82w/(m·k)；所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜在0.5-2.5v电压驱动下，所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的表面温度在20s内达到稳态温度。

24、本发明还提供了一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的应用，所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜在电子设备中的应用。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、本发明提供了一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜及其制备方法和应用，通过对tocnfs进行巯基化改性处理获得sh-tocnfs分散液，将银纳米颗粒分散液与sh-tocnfs分散液混合、搅拌及超声处理，以使sh-tocnfs与agnps之间电子迁移形成的ag-s键和sh-tocnfs形成的强网络交织力将agnps吸附到sh-tocnfs网络中，形成agnps/sh-tocnfs；接着，利用agnps/sh-tocnfs与rgo纳米片在抽滤过程中所受的流体阻力差异和rgo纳米片的自聚集效应，实现agnps/sh-tocnfs和rgo纳米片的层层自组装，构筑了类似于“千层酥”结构的导电/导热通路，提高多元组成异质界面极化效应并延长电磁波损耗路径，实现高效电磁屏蔽、高导热和可焦耳加热性兼顾的目的；相比于已有传统的电磁屏蔽材料，具有“千层酥”结构的复合薄膜材料，具有更高的电磁屏蔽性能、优异的导热性和良好的焦耳加热性能，为薄膜材料在电子设备中的商业化应用提供有利的技术支持；其次，抽滤和热压的制备过程简单，成本低，具有实现产业化的潜力。

技术特征：

1.一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，对tocnfs进行巯基化改性处理，获得sh-tocnfs分散液的过程，具体如下：

3.根据权利要求1所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述银纳米颗粒分散液的制备过程，具体如下：

4.根据权利要求1所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述agnps/sh-tocnfs/rgo分散液的制备过程中，所述银纳米颗粒分散液的加入量为90wt％，所述sh-tocnfs分散液的加入量为1wt％-5wt％，所述还原氧化石墨烯分散液的加入量为5wt％-9wt％。

5.根据权利要求1所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述还原氧化石墨烯分散液的制备过程，具体如下：

6.根据权利要求1所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，将所述agnps/sh-tocnfs分散液与还原氧化石墨烯分散液混合，进行搅拌和超声处理，得到agnps/sh-tocnfs/rgo分散液的过程中，搅拌转速为200-600rpm，搅拌时间为10-30min；超声功率为400-800w，超声时间为10-30min。

7.根据权利要求1所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，对所述agnps/sh-tocnfs/rgo复合膜进行干燥、热压处理，得到所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的过程中，干燥温度为25-80℃，热压温度为60-140℃，热压压力为5-15mpa。

8.一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜，其特征在于，利用如权利要求1-7任意一项所述的兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜，其特征在于，所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的电磁屏蔽效能为67.58-98.05db，导热系数为16.19-18.82w/(m·k)；所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜在0.5-2.5v电压驱动下，所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的表面温度在20s内达到稳态温度。

10.如权利要求8或9所述的一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜的应用，其特征在于，所述兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜在电子设备中的应用。

技术总结
本发明公开了一种兼具电磁屏蔽性能和导热性的柔性复合薄膜及其制备方法和应用，包括：对TOCNF<subgt;S</subgt;进行巯基化改性处理，获得SH‑TOCNF<subgt;S</subgt;分散液；将银纳米颗粒分散液与SH‑TOCNF<subgt;S</subgt;分散液混合，得到AgNP<subgt;S</subgt;/SH‑TOCNF<subgt;S</subgt;分散液；将AgNP<subgt;S</subgt;/SH‑TOCNF<subgt;S</subgt;分散液与还原氧化石墨烯分散液混合，搅拌和超声处理，得到AgNP<subgt;S</subgt;/SH‑TOCNF<subgt;S</subgt;/rGO分散液，接着真空抽滤处理，得到AgNP<subgt;S</subgt;/SH‑TOCNF<subgt;S</subgt;/rGO复合膜；对AgNP<subgt;S</subgt;/SH‑TOCNF<subgt;S</subgt;/rGO复合膜干燥、热压处理，得到柔性复合薄膜；本发明中的柔性复合薄膜具有更高的电磁屏蔽性能、优异的导热性和良好的焦耳加热性能。

技术研发人员：李金宝,尹鼎文,修慧娟,王思敏,刘庚玫,秦雨欣
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22