CN113755018A - 柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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张晨
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Abstract

本申请属于电磁屏蔽材料技术领域，尤其涉及一种柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用，所述柔性电磁屏蔽材料包括柔性基体和分散在所述柔性基体中的电磁屏蔽材料，其中，电磁屏蔽材料的含量以重量计占比为1％‑15％，同传统电磁屏蔽材料相比，本申请实施例提供的复合薄膜兼具良好的电磁屏蔽性能和环境友好特性，可重复使用且易降解，在电子设备与日俱增的背景下，有助于减少电子垃圾。

Description

柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请属于电磁屏蔽材料技术领域，尤其涉及一种柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子设备和器件的普及应用，电子元器件的精密度和灵敏度不断提升，在方便人们生活的同时，电磁辐射所造成的电磁污染和危害也越来越严重，带来了一系列环境问题和社会问题。电子设备在进行工作时，既不希望被外界电磁波干扰，也不希望自身电磁波辐射出去干扰外界设备或对人体造成辐射伤害，因此需要对电磁波的传播进行阻断，这就是电磁屏蔽。通过对电磁波进行反射和吸收来减少电磁波的透射，实现抗电磁干扰和防电磁辐射的材料即电磁屏蔽材料。电磁屏蔽效能可以用来衡量材料的电磁屏蔽性能，其被定义为透射电磁波和入射电磁波强度比值的对数函数。电磁屏蔽效能越高，说明电磁波的透射率越低，材料的电磁屏蔽性能越好。电磁屏蔽材料经历了由金属型、金属表面敷层型，向本征型导电聚合物和填充型复合电磁屏蔽材料等方向发展的过程。金属电磁屏蔽材料分为铁磁材料和金属良导体等，主要为铁、银、镍、铜、铝等，在电磁场和静电场中具有良好屏蔽效果，但由于金属具有密度较大、不易加工、易腐蚀等缺点，从而受到了应用制约。表面导电型电磁屏蔽材料通常采用喷涂、化学镀等工艺，在树脂基体表面涂覆一层薄层导电金属或导电涂料来实现电磁屏蔽，具有成本低、制备简单及应用广泛等优点，但屏蔽导电层存在易脱落、寿命短等缺点。填充型复合电磁屏蔽材料以高分子树脂材料为基体，向其中加入一定量的导电材料复合制备获得，常用的制备方法有熔融共混、溶液共混、原位聚合和共沉淀等，该种电磁屏蔽材料具有易成型、抗腐蚀、机械性能良好等优点，具有良好的应用前景。通常填充型复合电磁屏蔽材料所使用的导电填料有碳材料、金属、聚合物、复合填料等，典型的碳材料有炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等，代表性金属材料有银、镍、铝、铜等，聚合物主要有聚苯胺、聚吡咯等，代表性复合填料有镀金属玻璃微珠、镀金属碳材料等。以石墨烯和碳纳米管为代表的纳米碳材料因为具有优良的导电性，作为填料可以显著提升电磁屏蔽材料的屏蔽效能，但是由于纳米尺寸效应而容易导致团聚和分散不均匀现象，从而影响材料的屏蔽效能。伴随着柔性可穿戴电子设备的发展，电磁屏蔽材料的应用领域变得越来越广泛，同时也对其自身性能提出了新的更高要求。新型电磁屏蔽材料需要具备优异的柔性以适应电子设备的可穿戴需求；考虑到可穿戴电子设备与人体皮肤直接接触的可能性，电磁屏蔽材料还需要具有良好的生物相容性。
发明内容
本申请的目的在于提供一种柔性电磁屏蔽材料及其制备方法和应用，旨在一定程度上解决现有电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能不佳、柔性差、不具有生物相容性的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
本申请第一方面提供一种柔性电磁屏蔽材料，包括柔性基体和分散在柔性基体中的电磁屏蔽材料，其中，电磁屏蔽材料的含量以重量计占比为1％-15％。
进一步地，电磁屏蔽材料为纳米碳材料；和/或
电磁屏蔽材料上还连接有修饰在电磁屏蔽材料表面的表面活性物质；和/或
柔性基体包括可降解材料。
进一步地，纳米碳材料包括碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的至少一种；和/或
表面活性物质包括阴离子表面活性物质、阳离子表面活性物质和两性离子表面活性物质中的至少一种；和/或
可降解材料包括明胶、壳聚糖、PVA和改性PU中的至少一种。
进一步地，明胶包括牛骨明胶、鱼皮明胶、猪皮明胶和鱼鳞明胶中的至少一种。
进一步地，柔性电磁屏蔽材料的成型形貌包括膜状、块状、片状和球状中的任一种。
本申请第二方面提供一种柔性电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
将电磁屏蔽材料置于水中，进行分散处理后得到分散液；
将分散液与可降解材料混合处理后进行加热处理得到前驱体；
将前驱体进行固化处理得到柔性电磁屏蔽材料。
进一步地，电磁屏蔽材料为纳米碳材料，在进行分散处理之前，将纳米碳材料与表面活性物质进行混合处理，对纳米碳材料表面进行改性处理。
进一步地，将分散液与可降解材料混合处理的步骤中，各原料按重量比例进行混合处理：
Figure BDA0003291672990000031
进一步地，热处理温度为65℃-95℃；和/或
在热处理中还伴随着搅拌处理，搅拌处理的速率为50r/min-200r/min；和/或50r/min-200r/min；和/或
固化处理的固化温度为10-25℃，固化时长为12-48h。
本申请第三方面提供上述柔性电磁屏蔽材料和上述制备方法制备的柔性电磁屏蔽材料在可穿戴健康监测、电子皮肤、便携式智能电子产品和户外设备中的应用。
本申请第一方面提供的柔性电磁屏蔽材料，电磁屏蔽材料均匀分散于柔性基体中，可以在相对较低的电磁屏蔽材料填充含量下获得较好的电磁屏蔽效率，同传统电磁屏蔽材料相比，本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料兼具良好的电磁屏蔽性能和环境友好特性，可重复使用且易降解，在电子设备与日俱增的背景下，有助于减少电子垃圾。
本申请第二方面提供的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，制作成本低，工艺简洁，可以在相对较低的纳米碳材料填充含量下获得较好的电磁屏蔽效率，同时，制备的柔性电磁屏蔽材料还兼具良好的电磁屏蔽性能和环境友好特性，可重复使用且易降解。
本申请第三方面提供的柔性电磁屏蔽材料在可穿戴电子设备中的应用，采用上述柔性电磁屏蔽材料制备的电子器件或设备，电磁屏蔽效率高，兼具良好的环境友好特性和生物相容性，具备优异的柔性，满足人们对电子设备的穿戴需求，无毒无害，可与人体皮肤直接接触。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能曲线图；
图2是本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能循环测试图；
图3是本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料的生物相容性测试图；
图4是本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料的降解性能曲线图；
图5是本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料的降解性能测试图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请第一方面提供一种柔性电磁屏蔽材料，包括柔性基体和分散在柔性基体中的电磁屏蔽材料，其中，电磁屏蔽材料的含量以重量计占比为1％-15％。
本申请第一方面提供的柔性电磁屏蔽材料，电磁屏蔽材料含量较低，在柔性基体中分散均匀，因此可以在相对较低的电磁屏蔽材料填充含量下获得较好的电磁屏蔽效率，大大降低电磁屏蔽材料的成本，柔性基体使得本申请提供的电磁屏蔽材料具有可弯曲不折损的特性，可制成各种形态的电子器件，可满足人们的日常穿戴要求，同传统电磁屏蔽材料相比，本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料兼具良好的电磁屏蔽性能和环境友好特性，可重复使用且易降解，在电子设备与日俱增的背景下，有助于减少电子垃圾。
在本申请的实施例中，电磁屏蔽材料为纳米碳材料，纳米碳材料具有优良的导电性，作为填料可以显著提升电磁屏蔽材料的屏蔽效能，在本申请的具体实施例中，纳米碳材料包括碳纳米管(CNT)、石墨烯和碳纳米纤维中的至少一种，碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维重量轻，力学性能优良、导电性好、耐腐蚀，是良好的导电填料。在本申请的具体实施例中，纳米碳材料优选为碳纳米管(CNT)，碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸，制成的柔性电磁屏蔽材料可用于日常穿戴，还具有较高的强度、较好的弹性、抗疲劳性及各向同性。
在本申请的实施例中，电磁屏蔽材料上还连接有修饰在电磁屏蔽材料表面的表面活性物质，在本申请的具体实施例中，经过修饰的纳米碳材料可以更好地分散于水中，进而均匀分散于柔性基体中，从而可以提高电磁屏蔽性能，并可以在相对较低的纳米碳材料填充含量下获得较好的电磁屏蔽效率。
在本申请的实施例中，表面活性物质包括阴离子表面活性物质、阳离子表面活性物质和两性离子表面活性物质中的至少一种，其中，阴离子表面活性物质包括但不限于烷基磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠，具体地，例如十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)等；阳离子表面活性物质包括但不限于直链烷基苯磺酸钠(LAS)、α-烯基磺酸钠(AOS)、烷基磺酸钠(SAS)、琥珀酸酯磺酸盐、木质素磺酸盐、α-磺基脂肪酸甲酯(单)钠盐(MES)，具体地，例如十六烷基三甲基溴化铵(C16TMAB)；两性离子表面活性物质包括但不限于磺酸盐型、磷酸酯型、甜菜碱型、咪唑啉型、氨基酸型，具体地，例如全氟磺酸树脂Nafion。
在本申请的具体实施例中，表面活性物质选择十二烷基硫酸钠(SDS)，十二烷基硫酸钠(SDS)在水溶液中会电离成带有较长烷基链的表面活性离子和反离子，通过静电斥力作用促进碳纳米管(CNT)在水溶液中分散，十二烷基硫酸钠(SDS)的疏水烷基链一端可以吸附于碳纳米管(CNT)表面，而亲水一端则会钻入水中，疏水烷基链分子间通过空间排斥力相互作用也可以促进碳纳米管(CNT)在水溶液中的分散；当十二烷基硫酸钠(SDS)溶液浓度达到或超过临界胶团浓度时，SDS的离子可以缔合成为胶团并在碳纳米管(CNT)表面吸附成膜，有效降低碳纳米管(CNT)与水之间的表面张力，从而使碳纳米管(CNT)能够溶于水中，经SDS修饰后的CNT可以更好地分散于水中。
在本申请的实施例中，柔性基体包括可降解材料，可降解材料包括明胶、壳聚糖、PVA和改性PU中的至少一种，明胶可以吸收自身重量5-10倍甚至更多的水，通常为无色透明或淡黄色果冻状，具有良好的成胶性、可降解特性和生物相容性，是较为优选的可降解材料。
在本申请的实施例中，明胶包括牛骨明胶、鱼皮明胶、猪皮明胶和鱼鳞明胶中的至少一种，优选为牛骨明胶，上述明胶的蛋白二级结构均以β-sheet为主，而牛骨明胶的无序结构含量较高，重金属含量最低，应用安全性更高。
在本申请的实施例中，柔性电磁屏蔽材料的成型形貌包括膜状、块状、片状和球状中的任一种，由于本申请提供的柔性电磁屏蔽材料包括柔性基体，具有可弯曲不折损的特性，可根据需要制成膜状、块状、片状、球状或其他形状。
本申请第二方面提供一种柔性电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
S10：将电磁屏蔽材料置于水中，进行分散处理后得到分散液；
S20：将分散液与可降解材料混合处理后进行热处理得到前驱体；
S30：将前驱体进行固化处理得到柔性电磁屏蔽材料。
本申请第二方面提供的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，制作成本低，工艺简洁，可以在相对较低的纳米碳材料填充含量下获得较好的电磁屏蔽效率，同时，制备的柔性电磁屏蔽材料还兼具良好的电磁屏蔽性能和环境友好特性，可重复使用且易降解。
在步骤S10中，作为本申请的实施例，电磁屏蔽材料为纳米碳材料，在进行分散处理之前，将纳米碳材料与表面活性物质进行混合处理，对纳米碳材料表面进行改性处理，使得表面活性物质与纳米碳材料结合，经过修饰的纳米碳材料可以更好地分散于水中，进而均匀分散于柔性基体中，从而可以提高部分实施例制备的柔性电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能，并可以在相对较低的纳米碳材料填充含量下获得较好的电磁屏蔽效率。
在步骤S10中，作为本申请的实施例，分散处理采用超声分散、磁力搅拌、行星重力搅拌分散中的至少一种，在本申请的具体实施例中，依次采用超声分散、磁力搅拌、行星重力搅拌，三种方式协同分散，超声分散是依赖液体的超声空化作用进行分散，不需要使用分散剂，采用超声波分散可以分散微米甚至是纳米粒子；磁力搅拌是由微电机带动高温强力磁铁产生旋转磁场来驱动容器内的搅拌子转动，以达到对溶液进行加热，从而使溶液在设定的温度中得到充分的混合；行星重力搅拌适用于非接触容器内进行高粘度液体的重力搅拌，搅拌效率高、无污染、不损伤材质。
在步骤S20中，作为本申请的实施例，将分散液与可降解材料混合处理的步骤中，各原料按重量比例混合处理：
Figure BDA0003291672990000081
Figure BDA0003291672990000091
本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料的制备原料简单易得，大部分成分为廉价易得的水和可降解材料，纳米碳材料的填充含量相对较低，大大降低了制备高性能电磁屏蔽柔性电磁屏蔽材料的成本，可以在相对较低的纳米碳材料填充含量下获得较好的电磁屏蔽效率，同时，制备的柔性电磁屏蔽材料还兼具良好的电磁屏蔽性能和环境友好特性，可重复使用且易降解。
在步骤S20中，作为本申请的实施例，分散液与可降解材料混合后需要静置处理后再进行搅拌加热处理，静置时长为10-20min，静置处理可使得分散液中明胶颗粒进行吸水预溶胀，从而可以更好地熔融，获得均匀稳定的复合前驱体混合液，制备过程中尽可能进行静置处理，以避免制备的前驱体混合液不均匀。
在步骤S20中，作为本申请的实施例，热处理的温度为65℃-95℃，在所述热处理中还伴随着搅拌处理，搅拌处理的速率为50r/min-200r/min，温度过低，明胶难以熔融，温度过高，明胶容易变性，且不可逆转，无法使用；温度低，对应加热时间要长，才能使明胶充分熔融，在上述温度范围下加热对应的加热时长为45min-90min，明胶熔融后才能与碳纳米管(CNT)在搅拌的作用下混合均匀；随着温度升高，加热时间会减少，提高复合前驱体混合液的制备效率；伴随着温度升高，明胶熔融，搅拌速率可以在适当降低的情况下确保混合过程持续进行，否则熔融程度差，需要提高搅拌速率；搅拌速率不可过快，造成挂壁或容器不稳定等，优选的，加热温度为为90℃-95℃，加热时间为45min-60min，搅拌速率为150r/min，通过优化工艺参数，可以提高柔性电磁屏蔽材料的合成效率。
在步骤S30中，作为本申请的实施例，固化处理的固化温度为10-25℃，固化时长为12-48h，进一步地，可以进行低温固化，如通过冰箱或者其他制冷设备进行固化处理，调整相应的温度进行固化成型，从而缩短固化时间。
本申请第三方面提供上述柔性电磁屏蔽材料和上述制备方法制备的柔性电磁屏蔽材料在可穿戴电子设备中的应用。
本申请第三方面提供的柔性电磁屏蔽材料在可穿戴健康监测、电子皮肤、便携式智能电子产品和户外设备(如通信基站、变压器等)中的应用，可穿戴电子设备中的应用，采用上述柔性电磁屏蔽材料制备的电子器件或设备，电磁屏蔽效率高，兼具良好的环境友好特性和生物相容性，具备优异的柔性，满足人们对电子设备的穿戴需求，无毒无害，可与人体皮肤直接接触。
为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例提供的柔性电磁屏蔽材料及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种柔性电磁屏蔽材料的制备过程：
1.按照1：3质量比将SDS与CNT混合置于10ml去离子水中制备CNT分散液，首先对混合液进行磁力搅拌60min，然后使用细胞破碎仪对混合液进行超声分散处理30min，接下来使用行星重力搅拌机对混合液进行搅拌处理30min，获得CNT分散液。
2.制备CNT分散液与明胶的混合液：取牛骨明胶颗粒2.5克，加入到CNT分散液中，控制CNT体积分数为1.21vol％，静置15min后，在加热台上搅拌加热，温度设定为90℃，时间为60min；经搅拌加热后使CNT在混合液中充分分散。
3.柔性电磁屏蔽材料的制备：将制备的前驱体混合液置于22.9mm*10.2mm的聚四氟乙烯模具中成型处理，控制薄膜的厚度为2mm，对模具浇筑好的柔性电磁屏蔽材料进行室温固化处理，固化时间12h，制备完成后应为具有一定粘弹性的凝胶物质。
4.后处理：柔性电磁屏蔽材料完成固化，对其进行脱模处理，使用矢量网络分析仪对薄膜进行电磁屏蔽性能测试。获得柔性生物相容性良好的可降解柔性电磁屏蔽材料。
实施例2
一种柔性电磁屏蔽材料的制备过程：
1.按照1：3质量比将SDS与CNT混合置于10ml去离子水中制备CNT分散液，首先对混合液进行磁力搅拌60min，然后使用细胞破碎仪对混合液进行超声分散处理30min，接下来使用行星重力搅拌机对混合液进行搅拌处理30min，对以上磁力搅拌——超声分散处理——行星重力搅拌协同处理工艺进行二次循环，获得CNT分散液。
2.制备CNT分散液与明胶的混合液：取牛骨明胶颗粒2.5克，加入到CNT分散液中，控制CNT体积分数为1.99vol％，静置15min后，在加热台上搅拌加热，温度设定为80℃，时间为70min；经搅拌加热后使CNT在混合液中充分分散。
3.柔性电磁屏蔽材料的制备：将制备的前驱体混合液置于22.9mm*10.2mm的聚四氟乙烯模具中成型处理，控制薄膜的厚度为2mm，对模具浇筑好的柔性电磁屏蔽材料进行室温固化处理，固化时间18h，制备完成后应为具有一定粘弹性的凝胶物质。
4.后处理：柔性电磁屏蔽材料完成固化，对其进行脱模处理，使用矢量网络分析仪对薄膜进行电磁屏蔽性能测试。获得柔性生物相容性良好的可降解柔性电磁屏蔽材料。
实施例3
一种柔性电磁屏蔽材料的制备过程：
1.按照1：3质量比将SDS与CNT混合置于10ml去离子水中制备CNT分散液，首先对混合液进行磁力搅拌60min，然后使用细胞破碎仪对混合液进行超声分散处理30min，接下来使用行星重力搅拌机对混合液进行搅拌处理30min，对以上磁力搅拌——超声分散处理——行星重力搅拌协同处理工艺进行三次循环，获得CNT分散液。
2.制备CNT分散液与明胶的混合液：取牛骨明胶颗粒2.5克，加入到CNT分散液中，控制CNT体积分数为2.76vol％，静置15min后，在加热台上搅拌加热，温度设定为70℃，时间为90min；经搅拌加热后使CNT在混合液中充分分散。
3.柔性电磁屏蔽材料的制备：将制备的前驱体混合液置于22.9mm*10.2mm的聚四氟乙烯模具中成型处理，控制薄膜的厚度为2mm，对模具浇筑好的柔性电磁屏蔽材料进行室温固化处理，固化时间24h，制备完成后应为具有一定粘弹性的凝胶物质。
4.后处理：柔性电磁屏蔽材料完成固化，对其进行脱模处理，使用矢量网络分析仪对薄膜进行电磁屏蔽性能测试。获得柔性生物相容性良好的可降解柔性电磁屏蔽材料。
实施例4
一种柔性电磁屏蔽材料的制备过程：
1.按照1：3质量比将SDS与CNT混合置于10ml去离子水中制备CNT分散液，首先对混合液进行磁力搅拌60min，然后使用细胞破碎仪对混合液进行超声分散处理30min，接下来使用行星重力搅拌机对混合液进行搅拌处理30min，对以上磁力搅拌——超声分散处理——行星重力搅拌协同处理工艺进行四次循环，获得CNT分散液。
2.制备CNT分散液与明胶的混合液：取牛骨明胶颗粒2.5克，加入到CNT分散液中，控制CNT体积分数为3.53vol％，静置15min后，在加热台上搅拌加热，温度设定为65℃，时间为90min；经搅拌加热后使CNT在混合液中充分分散。
3.柔性电磁屏蔽材料的制备：将制备的前驱体混合液置于22.9mm*10.2mm的聚四氟乙烯模具中成型处理，控制薄膜的厚度为2mm，对模具浇筑好的柔性电磁屏蔽材料进行室温固化处理，固化时间30h，制备完成后应为具有一定粘弹性的凝胶物质。
4.后处理：柔性电磁屏蔽材料完成固化，对其进行脱模处理，使用矢量网络分析仪对薄膜进行电磁屏蔽性能测试。获得柔性生物相容性良好的可降解柔性电磁屏蔽材料。
实施例5
一种柔性电磁屏蔽材料的制备过程：
1.按照1：3质量比将SDS与CNT混合置于10ml去离子水中制备CNT分散液，首先对混合液进行磁力搅拌60min，然后使用细胞破碎仪对混合液进行超声分散处理30min，接下来使用行星重力搅拌机对混合液进行搅拌处理30min，对以上磁力搅拌——超声分散处理——行星重力搅拌协同处理工艺进行四次循环，获得CNT分散液。
2.制备CNT分散液与明胶的混合液：取牛骨明胶颗粒2.5克，加入到CNT分散液中，控制CNT体积分数为4.28vol％，静置15min后，在加热台上搅拌加热，温度设定为90℃，时间为60min；经搅拌加热后使CNT在混合液中充分分散。
3.柔性电磁屏蔽材料的制备：将制备的前驱体混合液置于22.9mm*10.2mm的聚四氟乙烯模具中成型处理，控制薄膜的厚度为2mm，对模具浇筑好的柔性电磁屏蔽材料进行室温固化处理，固化时间36h，制备完成后应为具有一定粘弹性的凝胶物质。
4.后处理：柔性电磁屏蔽材料完成固化，对其进行脱模处理，使用矢量网络分析仪对薄膜进行电磁屏蔽性能测试。获得柔性生物相容性良好的可降解柔性电磁屏蔽材料。
实施例6
一种柔性电磁屏蔽材料的制备过程：
1.按照1：3质量比将SDS与CNT混合置于10ml去离子水中制备CNT分散液，首先对混合液进行磁力搅拌60min，然后使用细胞破碎仪对混合液进行超声分散处理30min，接下来使用行星重力搅拌机对混合液进行搅拌处理30min，对以上磁力搅拌——超声分散处理——行星重力搅拌协同处理工艺进行四次循环，获得CNT分散液。
2.制备CNT分散液与明胶的混合液：取牛骨明胶颗粒2.5克，加入到CNT分散液中，控制CNT体积分数为5.01vol％，静置15min后，在加热台上搅拌加热，温度设定为95℃，时间为45min；经搅拌加热后使CNT在混合液中充分分散。
3.柔性电磁屏蔽材料的制备：将制备的前驱体混合液置于22.9mm*10.2mm的聚四氟乙烯模具中成型处理，控制薄膜的厚度为2mm，对模具浇筑好的柔性电磁屏蔽材料进行室温固化处理，固化时间48h，制备完成后应为具有一定粘弹性的凝胶物质。
4.后处理：柔性电磁屏蔽材料完成固化，对其进行脱模处理，使用矢量网络分析仪对薄膜进行电磁屏蔽性能测试。所获得的柔性生物相容性良好的可降解柔性电磁屏蔽材料具有循环再利用特性，可对其加热熔融固化处理，依然可以获得良好的综合性能，且该柔性电磁屏蔽材料可以在13天内于磷酸盐缓冲盐溶液中完成降解。
进一步的，为了验证本申请实施例提供的制备方法制备的柔性电磁屏蔽材料的进步性，进行了以下性能测试。
如图1所示，利用矢量网络分析仪对所制备的柔性生物相容性良好的可降解柔性电磁屏蔽材料进行了电磁屏蔽性能分析，曲线分别对应不同实施例中不同CNT含量的柔性电磁屏蔽材料的屏蔽效能，CNT引入明胶基体中获得了良好的电磁屏蔽效能，且随着CNT含量的增加，屏蔽效能逐渐增强，在CNT含量由1.21vol％增加到5.01vol％的过程中，电磁屏蔽效能由12.4dB升高到39.6dB。
如图2所示，曲线分别对应加热熔融前后CNT含量均为5.01vol％的CNT-gelatin柔性电磁屏蔽材料的电磁屏蔽图谱，从图中可以看出，CNT含量为5.01vol％的CNT-gelatin柔性电磁屏蔽材料的初始电磁屏蔽效能为39.6dB，在成型两周后加热熔融再次成型，获得的样品测试得电磁屏蔽效能为39.4dB，可见本发明所获得的柔性柔性电磁屏蔽材料具有可循环再利用特性，且电磁屏蔽性能稳定。
如图3所示，曲线分别对应为采用本实施例提供的柔性电磁屏蔽材料在培养HEK293细胞系24小时和48小时后的暗视野显微镜图像，由图中对比可见从24小时到48小时所培养的细胞数量明显增多，可见本发明所获得的柔性柔性电磁屏蔽材料具有良好的生物相容性。
如图4所示，曲线分别为为制备的柔性电磁屏蔽材料在磷酸盐缓冲盐溶液中100r/min搅拌降解的质量变化曲线和降解程度曲线，如图5所示，为制备的柔性电磁屏蔽材料在磷酸盐缓冲盐溶液中100r/min搅拌的降解变化图，所获得的柔性电磁屏蔽材料在13天即完成降解，可见本发明所获得的柔性柔性电磁屏蔽材料具有良好的可降解性。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，包括柔性基体和分散在所述柔性基体中的电磁屏蔽材料，其中，所述电磁屏蔽材料的含量以重量计占比为1％-15％。
2.根据权利要求1所述的柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，所述电磁屏蔽材料为纳米碳材料；和/或
所述电磁屏蔽材料上还连接有修饰在所述电磁屏蔽材料表面的表面活性物质；和/或
所述柔性基体包括可降解材料。
3.根据权利要求2所述的柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，所述纳米碳材料包括碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维中的至少一种；和/或
所述表面活性物质包括阴离子表面活性物质、阳离子表面活性物质和两性离子表面活性物质中的至少一种；和/或
所述可降解材料包括明胶、壳聚糖、PVA和改性PU中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，所述明胶包括牛骨明胶、鱼皮明胶、猪皮明胶和鱼鳞明胶中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的柔性电磁屏蔽材料，其特征在于，所述柔性电磁屏蔽材料的成型形貌包括膜状、块状、片状和球状中的任一种。
6.一种柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电磁屏蔽材料置于水中，进行分散处理后得到分散液；
将所述分散液与可降解材料混合处理后进行热处理得到前驱体；
将所述前驱体进行固化处理得到柔性电磁屏蔽材料。
7.根据权利要求6所述的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述电磁屏蔽材料为纳米碳材料，在进行所述分散处理之前，将所述纳米碳材料与表面活性物质进行混合处理，对所述纳米碳材料表面进行改性处理。
8.根据权利要求7所述的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将所述分散液与可降解材料混合处理的步骤中，各原料按重量比例进行混合处理：
Figure FDA0003291672980000021
9.根据权利要求6-8任一项所述的柔性电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为65℃-95℃；和/或
在所述热处理中还伴随搅拌处理，所述搅拌处理的速率为50r/min-200r/min；和/或
所述固化处理的固化温度为10-25℃，固化时长为12-48h。
10.权利要求1-5所述的柔性电磁屏蔽材料和权利要求7-9所述的制备方法制备的柔性电磁屏蔽材料在可穿戴健康监测、电子皮肤、便携式智能电子产品和户外设备中的应用。
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