CN109881229A - 一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法，涉及一种在碳纳米管膜表面生长金属粒子，以达到提高现有碳纳米管膜电磁屏蔽效能的方法。依次采用如下步骤：步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑；步骤二，电沉积液配置；步骤三，阴极沉积件组装；步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子。本发明所得碳纳米管膜具有高的导电性能，优异的柔性和较轻的重量，所采用的方法设备简单，成本低，无污染，可重复利用，电沉积工艺可实现工业化等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种在碳纳米管膜表面生长金属粒子，以达到提高现有碳纳米管膜电磁屏蔽效能的方法。
背景技术
现代科学技术发展日新月异，互联网的出现使电子设备在人们生活中的使用也日趋广泛，甚至成为生活中必不可少的一部分，如智能手环、手机、电脑等。然而，电子设备在给人们生活带来便利的同时，伴随其而来的电磁波干扰（Electromagnetic interference,EMI）成为了继噪音污染、空气污染、水污染后又一大新的环境污染源。消除电磁波对人类生活的影响成了一个重要研究课题，尤其是目前可穿戴电子器件快速兴起，更是对屏蔽材料提出了更高要求。因此开发轻质、具有柔性且屏蔽效能高的屏蔽材料已成为一个现实问题，也是将来很长一段时间新型电磁屏蔽材料的发展趋势。电磁波是一种能量波，根据麦克斯韦方程，其具有电场分量和磁场分量。依据电磁波的特性，提高屏蔽材料的导电性和提高屏蔽材料的导磁性都可提高屏蔽效能的效果。自碳纳米管被发现并进入人们视野以来，受到学术界的广泛关注，并一度引起研究热潮。碳纳米管具有最简单的化学组成及原子结合状态，呈现出优异的物理、化学、电学和热学性能，这些优良的性能使得碳纳米管在问世之初即引起业界的兴趣。基于碳纳米管的高导电性，在聚合物中加入碳纳米管获得的复合物薄膜具有良好的电磁屏蔽效能（EMI shielding effectiveness (SE），Li等在《NanoLetters》2006年第6卷1141-1145页《Electromagnetic interference (EMI) shieldingof single-walled carbon nanotube epoxy composites》一文中报道的碳纳米管基聚合物薄膜在含15wt % 的碳纳米管在100 MHz电磁波下测量的SE为49 dB，Chaudhary等在《Journal of Materials Chemistry C》2017年第5卷322-332页《Integration of MCMBs/MWCNTs with Fe3O4 in a flexible and light weight composite paper for promisingEMI shielding applications》一文中报道的由Fe3O4纳米颗粒和中间体碳微球与多壁碳纳米管复合纸组成的柔性屏蔽材料，用于在X波段频率的屏蔽，这些表明碳纳米管基薄膜有望成为一种新型的柔性薄膜屏蔽材料。碳纳米管本身具有超高的导电性，通过物理或化学方法制备出的碳纳米管薄膜材料虽然是由众多微小尺寸的碳纳米管集合而成的二维材料，但其实际的导电性与碳纳米管的理论值相比有明显差距，这大大限制其性能的发挥。如，Wu等在《Scripta Materialia》2011年第64卷809-812页《Electromagnetic interferenceshielding of carbon nanotube macrofilms》一文中报道的，通过浮动裂解CVD法制备出了大面积的碳纳米管宏观薄膜，并将其分别作为柔性薄膜屏蔽材料应用到电磁屏蔽领域。由于受到碳纳米管膜导电性影响，其EMI SE 为30-40 dB。因此，对碳纳米管及其膜材料进行改性，提高其导电性，是对推动碳纳米管及其膜材料真正实现在柔性电磁屏蔽领域商业化应用的关键一环。基于金属优良的导电性，通过电沉积的方式，将金属与碳纳米管膜进行复合，得到兼具柔性与高导电性的复合薄膜，是一种简单且具有工业化前景的思路。然而，碳纳米管具有疏水特性，宏观的碳纳米管膜这一特性表现得尤为明显，这导致常用的水系电沉积液很难润湿碳纳米管及其膜材料，电沉积液中的金属阳离子在碳纳米管膜表面沉积的阻力较大，故而很难有效的获得金属粒子沉积。虽然部分金属的电沉积工艺可以选用非水系的离子电沉积液，但该类电沉积液的价格较高，生产成本将大大提高。此外，碳纳米管膜的表面在微观结构是不规则的，会引起电流的不均匀分布，直接导致沉积金属分布的不均匀性。综上所述，常规的电沉积方式很难使金属粒子有效、均匀的在碳纳米管膜表面生长。因而探索一种能使金属粒子均匀、高效的生长在碳纳米管膜上的方法，对碳纳米管膜的实际应用具有重要意义与商业价值。
发明内容
本发明目的在于针对以上问题，发明一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法，所得碳纳米管膜具有高的导电性能，优异的柔性和较轻的重量，所采用的方法设备简单，成本低，无污染，可重复利用，电沉积工艺可实现工业化等特点。
发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法，依次采用如下步骤：
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为1-1000 MPa；辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在1-20 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌；将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度10-250 g/L和5-70 g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度0.1-2 g/L称重并加入烧杯中。量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解。将浓硫酸按质量浓度30-50 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌。固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留3-5 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为2-50V，输出电流密度1-50 A/dm2，电沉积时间控制为1-150 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升10-1000倍，电磁屏蔽效能提高80-300%。
步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为10-50 μm。
本发明具有如下的有益效果：碳纳米管膜是由众多碳纳米管管束纠缠在一起形成的网络状二维材料，基于单根碳纳米管的优异导电性能，原始碳纳米管膜本身具有一定的电磁屏蔽效能。但宏观的碳纳米管膜导电性较单根碳纳米管的理论导电性存在数量级上的差别，这直接导致原始碳纳米管膜的屏蔽效能在达到30-40 dB后便很难再有提升。通过本发明处理后，第一、通过一步法在原始碳纳米管膜表面构筑规则的形貌，这些规则的形貌会增大局部的电流密度，从而加大电子与金属阳离子之间的静电吸引力，使阳离子克服阻力顺利到达碳纳米管膜表面；同时，规则的表面使电沉积时电流在碳纳米管膜表面分布更加均匀，金属粒子更加均匀、有效的沉积在碳纳米管膜表面。第二，金属粒子尺寸大小基本一致且分布均匀，同时，金属粒子的尺寸大小可通过电沉积的电流密度与电沉积时间进行调控，有效减小电沉积后碳纳米管膜的总体重量，保持原始样品轻质的优点。第三、基于原始碳纳米管膜表面多孔的结构，金属粒子是由初始状态下落入膜表面孔洞内的细小粒子逐渐生长而形成的，在生长过程中不断被周围的碳纳米管管束所包裹、缠绕，使其被牢牢固定在碳纳米管膜表面，与膜的结合力强，所得的碳纳米管膜保留了其原有的柔性，反复折叠、揉搓后金属粒子无明显脱落情况。第四，基于本发明所提供的方法，可实现多种金属阳离子在碳纳米管膜上的有效沉积生长，所得的碳纳米管/金属复合膜可以根据实际需要应用到不同的领域，如电磁屏蔽、锂离子电池集流体、发热薄膜等等。本发明工艺设备简单，成本低廉，效率高，有工业化应用潜力；所制得的碳纳米管/金属复合膜在保持其原有轻质、柔性的基础上，导电性成几何倍数提升，可以商业化金属箔相媲美，使其在屏蔽效能上得到有效提高，为碳纳米管膜真正应用于柔性电磁波屏蔽领域提供了可能。
附图说明
图1为本发明实施例6中碳纳米管/金属复合膜的实物图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1。
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为100 MPa；辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在1 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌；将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度10 g/L和10g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度2 g/L称重并加入烧杯中。量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解。将浓硫酸按质量浓度30 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌。固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留3 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为2 V，输出电流密度10 A/dm2，电沉积时间控制为5 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升100倍，电磁屏蔽效能提高80% ；
步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为10 μm。
实施例2。
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为50 MPa；辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在2 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌；将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度20 g/L和50g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度0.1 g/L称重并加入烧杯中。量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解。将浓硫酸按质量浓度30 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌。固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留5 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为5 V，输出电流密度10 A/dm2，电沉积时间控制为10 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升100倍，电磁屏蔽效能提高100% ；
步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为10 μm。
实施例3。
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为500 MPa；辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在2 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌；将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度250 g/L和70g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度2 g/L称重并加入烧杯中。量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解。将浓硫酸按质量浓度40 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌。固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留5 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为50 V，输出电流密度50 A/dm2，电沉积时间控制为150 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升200倍，电磁屏蔽效能提高150% ；
步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为20 μm。
实施例4。
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为200 MPa；辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在3 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌；将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度10 g/L和30g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度1.5 g/L称重并加入烧杯中。量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解。将浓硫酸按质量浓度35 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌。固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留4 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为20 V，输出电流密度30 A/dm2，电沉积时间控制为100 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升150倍，电磁屏蔽效能提高120% ；
步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为10 μm。
实施例5。
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为500 MPa；辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在10 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌；将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度50 g/L和60g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度1.5 g/L称重并加入烧杯中。量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解。将浓硫酸按质量浓度35 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌。固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留3.5 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为25 V，输出电流密度30 A/dm2，电沉积时间控制为130 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升200倍，电磁屏蔽效能提高20% ；
步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为10 μm。
实施例6。
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为600 MPa；辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在2 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌；将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度120 g/L和30g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度1.2 g/L称重并加入烧杯中。量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解。将浓硫酸按质量浓度40 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌。固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留5 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为10 V，输出电流密度30 A/dm2，电沉积时间控制为150 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升200倍，电磁屏蔽效能提高200% ；
步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为10 μm。
Claims (4)
1.一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法，其特征在于：通过一步法在碳纳米管膜表面构筑规则微观形貌；以具有规则表面形貌的碳纳米管膜作为基底，通过电化学沉积的方法在碳纳米管膜表面生长金属纳米粒子，制备出碳纳米管/金属复合膜；所述金属纳米粒子为Cu、Ni、Al、Fe或Zn等中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
步骤一，碳纳米管膜表面形貌构筑：通过浮动裂解化学气相沉积法制备碳纳米管宏观连续体，通过收集装置收集并转移至辊压设备中辊压成膜；成膜过程中选用表面微观形貌规则的金属薄板或金属箔作为衬底材料，将衬底材料覆于碳纳米管宏观连续体上，并与其同步辊压，压力为1-1000 MPa；辊压成碳纳米管膜，将碳纳米管膜与衬底材料分离后待用；
步骤二，电沉积液配置：将待沉积金属的硫酸盐、氯化盐分别按质量浓度10-250 g/L和5-70 g/L称重并置于玻璃烧杯中，将表面活性剂十二烷基硫酸钠按质量浓度0.1-2 g/L称重并加入烧杯中，量筒量取适量的去离子水，缓慢倒入烧杯中，并伴随玻璃棒搅拌加速固体溶解；将浓硫酸按质量浓度30-50 g/L以量筒量取，并缓慢加入烧杯中，加入过程中不断搅拌，固体完全溶解后以保鲜膜封住烧杯口，静置，待用；
步骤三，阴极沉积件组装：以金属箔作为导电介质平铺于表面平整的基底板材，将步骤一中制备的碳纳米管膜覆于金属箔的表面；利用绝缘胶带将碳纳米管膜与金属箔接触的边缘之处密封，其中，上端金属箔预留3-5 cm用作阴极接触电极；
步骤四，碳纳米管膜表面生长金属粒子：将配置好的电沉积液转移至电沉积槽内，将阴极沉积件放入电沉积槽内，使碳纳米管膜表面完全浸入电沉积液；利用待沉积金属的单质金属板作为阳极，正对于阴极电沉积件放入电沉积液中；将直流稳压电源的负极与阴极电沉积的接触电极电连接，正极与阳极金属板电连接；控制直流稳压电源的输出电压为2-50V，输出电流密度1-50 A/dm2，电沉积时间控制为1-150 s；电沉积完成后，关闭电源，取出阴极电沉积件，以去离子水反复冲洗，风干后，剥离四周边缘的绝缘胶带，取下碳纳米管/金属复合膜，并密封保存，电沉积过程结束；所得的碳纳米管/金属复合膜表面金属粒子分布均匀，且与基底结合紧密，导电率较原始碳纳米管膜提升10-1000倍，电磁屏蔽效能提高80-300% 。
3.根据权利要求2所述的一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的衬底材料为商业金属Cu板、金属Al板、金属Cu箔或金属Al箔等中的一种；步骤三中所述的导电介质为商业金属Cu箔或金属Al箔，所述导电介质的厚度为10-50 μm。
4.根据权利要求2所述的一种在电磁屏蔽领域应用的柔性碳纳米管/金属复合膜的制备方法，其特征在于：步骤一中辊压后的碳纳米管宏观连续体被压缩成厚度在1-20 μm的碳纳米管膜，且具有类金属箔的表面微观形貌。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021105395A1 (en) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | Carbonx B.V. | Compositions for use in electromagnetic interference shielding |
| CN114360772A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-04-15 | 深圳烯湾科技有限公司 | 含金属微粒的碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用 |
| CN117030410A (zh) * | 2023-10-10 | 2023-11-10 | 北京科技大学 | 一种超薄金属材料金相样品的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101613872A (zh) * | 2009-07-23 | 2009-12-30 | 东南大学 | 具有电润湿特性的超疏水表面制备方法 |
| WO2010151244A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transparent conductive material |
| CN103031531A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-10 | 苏州汉纳材料科技有限公司 | 柔性碳纳米管透明导电薄膜的制备方法及系统 |
| CN103172044A (zh) * | 2011-12-21 | 2013-06-26 | 清华大学 | 碳纳米管纸的制备方法 |
| CN103922311A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-07-16 | 北京航空航天大学 | 一种高取向高致密化碳纳米管膜及其制备方法 |
| CN206021923U (zh) * | 2016-09-07 | 2017-03-15 | 苏州捷迪纳米科技有限公司 | 一种基于碳纳米管柔性面状可贴电极结构 |
-
2019
- 2019-04-15 CN CN201910301039.XA patent/CN109881229A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010151244A1 (en) * | 2009-06-22 | 2010-12-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transparent conductive material |
| CN101613872A (zh) * | 2009-07-23 | 2009-12-30 | 东南大学 | 具有电润湿特性的超疏水表面制备方法 |
| CN103172044A (zh) * | 2011-12-21 | 2013-06-26 | 清华大学 | 碳纳米管纸的制备方法 |
| CN103031531A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-10 | 苏州汉纳材料科技有限公司 | 柔性碳纳米管透明导电薄膜的制备方法及系统 |
| CN103922311A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-07-16 | 北京航空航天大学 | 一种高取向高致密化碳纳米管膜及其制备方法 |
| CN206021923U (zh) * | 2016-09-07 | 2017-03-15 | 苏州捷迪纳米科技有限公司 | 一种基于碳纳米管柔性面状可贴电极结构 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李敏等: ""碳纳米管有序增强体及其复合材料研究进展"", 《航空学报》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021105395A1 (en) * | 2019-11-28 | 2021-06-03 | Carbonx B.V. | Compositions for use in electromagnetic interference shielding |
| CN114929790A (zh) * | 2019-11-28 | 2022-08-19 | 卡波恩科斯Ip7私人有限公司 | 用于电磁干扰屏蔽的组合物 |
| US11767220B2 (en) | 2019-11-28 | 2023-09-26 | CarbonX IP 7 B.V. | Compositions for use in electromagnetic interference shielding |
| CN114360772A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-04-15 | 深圳烯湾科技有限公司 | 含金属微粒的碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用 |
| CN114360772B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-12-22 | 深圳烯湾科技有限公司 | 含金属微粒的碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用 |
| CN117030410A (zh) * | 2023-10-10 | 2023-11-10 | 北京科技大学 | 一种超薄金属材料金相样品的制备方法 |
| CN117030410B (zh) * | 2023-10-10 | 2023-12-15 | 北京科技大学 | 一种超薄金属材料金相样品的制备方法 |
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