一種吸波薄膜及其制備方法與流程

本發明涉及一種吸波薄膜，尤其涉及一種由石墨烯、碳納米管、聚乙烯醇制備得到的吸波薄膜，屬于材料制備技術領域。

背景技術：

吸波材料按材料形態分為粉體材料和高分子材料。其中，粉體材料是制備各種微觀形態的材料，吸波性能好，但材料難以應用。高分子材料是采用不同工藝將不同高分子和填料混合，便于應用，但成型工藝復雜。

PVA的磁導率和電導率都很低，具有很弱的吸波性能，具有較強的透波性能，可以作為吸波材料基體。

傳統方法制備的聚乙烯醇PVA為基體的吸波材料多是以還原氧化石墨烯rGO為基質添加到PVA中，缺點在于制備rGO的方法繁瑣且周期長，一次性制備的量也少。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種具有親水性、一定韌性以及制備方法簡單的吸光薄膜。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種吸波薄膜的制備方法，該吸波薄膜的制備方法包括以下步驟：

將親水的石墨烯和親水的碳納米管以2:1的質量比溶于水中，超聲1h-12h，得到混合液，其中，親水的石墨烯和親水的碳納米管的質量之和為水的質量的0.1wt％-1wt％；

向質量濃度為1％-12％的聚乙烯溶液中加入所述混合液，攪拌0.5h-2h，40℃-9-80℃、-0.01MPa至0.01MPa下干燥24h-48h，得到吸波薄膜。

在本發明的吸波薄膜的制備方法中，優選地，采用的親水的石墨烯是將石墨烯在400rpm-2000rpm的轉速下球磨4h-48h獲得的。

更優選地，采用的親水的石墨烯是將石墨烯在500rpm的轉速下球磨12h獲得的。

在本發明的吸波薄膜的制備方法中，優選地，采用的親水的碳納米管是將碳納米管在400rpm-2000rpm的轉速下球磨4h-48h獲得的。

更優選地，采用的親水的碳納米管是將碳納米管在500rpm的轉速下球磨12h獲得的。

在本發明的吸波薄膜的制備方法中，優選地，將親水的石墨烯和親水的碳納米管溶于水中后，超聲的時間為2h。

在本發明的吸波薄膜的制備方法中，優選地，聚乙烯溶液的質量濃度為10％。

在本發明的吸波薄膜的制備方法中，優選地，向聚乙烯溶液中加入混合液后，攪拌30min。

在本發明的吸波薄膜的制備方法中，優選地，干燥溫度為60℃，干燥壓力為-0.05MPa。

在本發明的吸波薄膜的制備方法中，優選地，干燥時間為24h。

本發明還提供了一種吸波薄膜，該吸波薄膜是通過上述的吸波薄膜的制備方法制備得到的。

在本發明的吸波薄膜中，優選地，該吸波薄膜的壁厚為0.1mm-2mm。

本發明的吸波薄膜可以用于電磁屏蔽和電磁吸收中，具有良好的吸波性能以及機械性能(韌性)。

本發明的吸波薄膜的制備方法克服了石墨烯和碳納米管的分散問題，對石墨烯和碳納米管進行預處理，獲得親水的石墨烯和碳納米管，使親水的石墨烯和碳納米管均勻的分散到聚乙烯醇(PVA)水溶液中。

本發明的吸波薄膜的制備方法通過球磨法制備親水性石墨烯和碳納米管，制備周期短，一次性制備的產量大。

本發明的吸波薄膜的制備方法制備的吸波薄膜除了具備一定的吸波性能，還具備一定的韌性，可以裁剪成任何形狀。

聚乙烯醇(PVA)是一種親水性的高分子，聚乙烯醇水溶液通過真空干燥可以得到聚乙烯醇薄膜。石墨烯和碳納米管本身不具備親水性，無法與聚乙烯醇混合。本發明的吸波薄膜的制備方法通過球磨制備親水的石墨烯與碳納米管，將親水的石墨烯和碳納米管按照一定比例添加到聚乙烯醇水溶液中，真空干燥得到石墨烯/碳納米管/聚乙烯醇薄膜，得到的薄膜具備一定的吸波性能，并且具備一定的韌性，便于實際應用。

另外，本發明的制備方法采用的均是無毒的試劑，制備過程安全、環保。

附圖說明

圖1為實施例1中的吸波薄膜的吸波性能曲線。

圖2為實施例1中的吸波薄膜的拉伸性能曲線。

具體實施方式

為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。

實施例1

本實施例提供了一種吸波薄膜，其是按照如下步驟制備得到的：

稱取石墨烯10g，放入球磨罐內，調節球磨轉速為500rpm，12小時后取出樣品1；

稱取碳納米管10g，放入球磨罐內，調節球磨轉速為500rpm，12小時后取出樣品2；

稱取樣品1質量60mg，樣品2質量30mg，加入100mL去離子水，超聲2h；

將上述超聲后的溶液加入到100mL質量濃度為10％的聚乙烯醇溶液中，磁力攪拌30min

步驟4得到的溶液倒入培養皿中，放入真空干燥箱，調節干燥溫度為60℃，真空度為-0.05MPa。

24小時后取出培養皿，得到吸波薄膜。

本實施例對上述吸波薄膜進行了吸波性能測試，結果如圖1所示。吸波性能測試具體按照以下步驟進行：

利用打孔設備將本實施例的上述吸波薄膜做成外徑7mm，內徑3.04mm，厚度0.1-2mm的同心圓環，利用矢量網絡分析儀測得其磁導率及電導率，再根據磁導率及電導率算出其吸波性能。

吸波性能的評價指標是能達到的最大吸收峰(縱坐標)的數值以及吸收峰強度小于-10dB的頻帶(橫坐標)寬度。從圖1中可以看出，在厚度為5mm的時候，本實施例的吸波薄膜的最大吸收峰強度達到了-37dB，小于-10dB的頻帶寬度為2GHz，在厚度為2mm的時候，小于-10dB的頻帶寬度為7.7GHz，說明本實施例的吸波薄膜具有較強的吸波效果。

還對本實施例的吸波薄膜進行了拉伸性能測試，結果如圖2所示。圖2中縱坐標表示本實施例的吸波薄膜在拉伸過程中受到的拉力，橫坐標表示其伸長率。可以看到，拉伸過程中受到的最大拉力為39MPa，樣品斷裂時的伸長率達到了106％左右，斷裂伸長率越大表示其韌性越好。

以上實施例說明，本發明的吸波薄膜的制備方法得到的薄膜具備一定的吸波性和韌性，便于實際應用。