本技术涉及电磁屏蔽和导电聚合物复合材料领域,重点介绍一种新型柔性芳纶纳米纤维导电膜的制备技术及其应用。该技术首先利用真空辅助过滤技术制备出芳纶纳米纤维膜,然后通过浸渍工艺赋予其导电性能,最终形成一种具有优异电磁屏蔽效果的柔性导电膜。
背景技术
随着第五代通信(5G)的全面覆盖,电磁波给人类生活带来便利的同时也伴随着巨大的潜在危害。不仅会影响人的身体健康,也已经成为影响飞机、卫星和许多其他重要领域设备性能的影响因素,给人们的生活和工作带来极大的困扰。以往通常选择高导电性的金属作为屏蔽材料,但是金属材料存在刚性大、难以弯折的缺点限制了其应用。另外,虽然金属材料依然具有很高的利用价值,但是许多基于电化学镀金属的方法往往步骤复杂、能源消耗大。因此,设计一种同时具有高电磁屏蔽性能的柔性材料和成本低廉的方法越来越重要,未来需求也在持续增长。
目前,导电聚合物基复合材料可以很大程度上解决材料刚性大的问题,并且其具有成本低廉、密度低、适用范围广和可设计性强等优点。可以根据实际应用需求选择不同的聚合物作为基体材料,从而得到柔性较好的导电复合材料。常使用的聚合物基体材料有聚醚醚酮、聚酯、聚酰亚胺、聚烯烃、聚乳酸、环氧树脂、硅橡胶等。聚合物基柔性导电薄膜主要以柔性高分子材料作为基体,将金属基填料(如金属颗粒、金属纳米线等)、碳基填料、导电聚合物填料等导电填料涂覆在基体表面或者嵌入到内部形成导电通路,从而实现可控的电导率,制备方法主要包括共混法、化学镀法、表面涂覆法、喷涂法、电镀法、气相沉积法、溶胶-凝胶法、微孔发泡法和隔离结构法等。然而,有的聚合物基体本身耐热性不好,无法保证其在较高工作温度下仍具有良好的综合性能,难以达到柔性导电薄膜的应用需求。另外,铜、银等金属暴露在环境中容易被氧化,限制了导电填料的应用。申请号为CN202410297420.4的专利公开了一种在聚氨酯/非织造布材料表面涂覆碳纳米管的方法,采用浸涂处理法,将聚氨酯/非织造布材料浸入导电浸渍液中,通过物理作用将导电层与材料表面紧密结合。该方法中所用的聚氨酯材料耐热性较差,使用温度一般不超过150℃,而且通过浸涂处理,在使用过程中容易脱落,会导致最后镀层导电性能差、电磁屏蔽性能差。申请号为CN201610899123.2的专利公开了一种在聚四氟乙烯材料表面镀铜的方法,采用低温等离子处理。该方法中所用的导电填料金属铜暴露在在环境中容易被氧化,耐腐蚀性较差,最后会导致在一些腐蚀性领域的屏蔽性能和导电性能下降。因此,一种耐热性能好、力学性能较好的聚合物基柔性导电薄膜为本领域急需。
实现思路