一种吸波薄膜及其制备方法与流程

本发明涉及一种吸波薄膜，尤其涉及一种由石墨烯、碳纳米管、聚乙烯醇制备得到的吸波薄膜，属于材料制备技术领域。

背景技术：

吸波材料按材料形态分为粉体材料和高分子材料。其中，粉体材料是制备各种微观形态的材料，吸波性能好，但材料难以应用。高分子材料是采用不同工艺将不同高分子和填料混合，便于应用，但成型工艺复杂。

PVA的磁导率和电导率都很低，具有很弱的吸波性能，具有较强的透波性能，可以作为吸波材料基体。

传统方法制备的聚乙烯醇PVA为基体的吸波材料多是以还原氧化石墨烯rGO为基质添加到PVA中，缺点在于制备rGO的方法繁琐且周期长，一次性制备的量也少。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有亲水性、一定韧性以及制备方法简单的吸光薄膜。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种吸波薄膜的制备方法，该吸波薄膜的制备方法包括以下步骤：

将亲水的石墨烯和亲水的碳纳米管以2:1的质量比溶于水中，超声1h-12h，得到混合液，其中，亲水的石墨烯和亲水的碳纳米管的质量之和为水的质量的0.1wt％-1wt％；

向质量浓度为1％-12％的聚乙烯溶液中加入所述混合液，搅拌0.5h-2h，40℃-9-80℃、-0.01MPa至0.01MPa下干燥24h-48h，得到吸波薄膜。

在本发明的吸波薄膜的制备方法中，优选地，采用的亲水的石墨烯是将石墨烯在400rpm-2000rpm的转速下球磨4h-48h获得的。

更优选地，采用的亲水的石墨烯是将石墨烯在500rpm的转速下球磨12h获得的。

在本发明的吸波薄膜的制备方法中，优选地，采用的亲水的碳纳米管是将碳纳米管在400rpm-2000rpm的转速下球磨4h-48h获得的。

更优选地，采用的亲水的碳纳米管是将碳纳米管在500rpm的转速下球磨12h获得的。

在本发明的吸波薄膜的制备方法中，优选地，将亲水的石墨烯和亲水的碳纳米管溶于水中后，超声的时间为2h。

在本发明的吸波薄膜的制备方法中，优选地，聚乙烯溶液的质量浓度为10％。

在本发明的吸波薄膜的制备方法中，优选地，向聚乙烯溶液中加入混合液后，搅拌30min。

在本发明的吸波薄膜的制备方法中，优选地，干燥温度为60℃，干燥压力为-0.05MPa。

在本发明的吸波薄膜的制备方法中，优选地，干燥时间为24h。

本发明还提供了一种吸波薄膜，该吸波薄膜是通过上述的吸波薄膜的制备方法制备得到的。

在本发明的吸波薄膜中，优选地，该吸波薄膜的壁厚为0.1mm-2mm。

本发明的吸波薄膜可以用于电磁屏蔽和电磁吸收中，具有良好的吸波性能以及机械性能(韧性)。

本发明的吸波薄膜的制备方法克服了石墨烯和碳纳米管的分散问题，对石墨烯和碳纳米管进行预处理，获得亲水的石墨烯和碳纳米管，使亲水的石墨烯和碳纳米管均匀的分散到聚乙烯醇(PVA)水溶液中。

本发明的吸波薄膜的制备方法通过球磨法制备亲水性石墨烯和碳纳米管，制备周期短，一次性制备的产量大。

本发明的吸波薄膜的制备方法制备的吸波薄膜除了具备一定的吸波性能，还具备一定的韧性，可以裁剪成任何形状。

聚乙烯醇(PVA)是一种亲水性的高分子，聚乙烯醇水溶液通过真空干燥可以得到聚乙烯醇薄膜。石墨烯和碳纳米管本身不具备亲水性，无法与聚乙烯醇混合。本发明的吸波薄膜的制备方法通过球磨制备亲水的石墨烯与碳纳米管，将亲水的石墨烯和碳纳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/碳纳米管/聚乙烯醇薄膜，得到的薄膜具备一定的吸波性能，并且具备一定的韧性，便于实际应用。

另外，本发明的制备方法采用的均是无毒的试剂，制备过程安全、环保。

附图说明

图1为实施例1中的吸波薄膜的吸波性能曲线。

图2为实施例1中的吸波薄膜的拉伸性能曲线。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种吸波薄膜，其是按照如下步骤制备得到的：

称取石墨烯10g，放入球磨罐内，调节球磨转速为500rpm，12小时后取出样品1；

称取碳纳米管10g，放入球磨罐内，调节球磨转速为500rpm，12小时后取出样品2；

称取样品1质量60mg，样品2质量30mg，加入100mL去离子水，超声2h；

将上述超声后的溶液加入到100mL质量浓度为10％的聚乙烯醇溶液中，磁力搅拌30min

步骤4得到的溶液倒入培养皿中，放入真空干燥箱，调节干燥温度为60℃，真空度为-0.05MPa。

24小时后取出培养皿，得到吸波薄膜。

本实施例对上述吸波薄膜进行了吸波性能测试，结果如图1所示。吸波性能测试具体按照以下步骤进行：

利用打孔设备将本实施例的上述吸波薄膜做成外径7mm，内径3.04mm，厚度0.1-2mm的同心圆环，利用矢量网络分析仪测得其磁导率及电导率，再根据磁导率及电导率算出其吸波性能。

吸波性能的评价指标是能达到的最大吸收峰(纵坐标)的数值以及吸收峰强度小于-10dB的频带(横坐标)宽度。从图1中可以看出，在厚度为5mm的时候，本实施例的吸波薄膜的最大吸收峰强度达到了-37dB，小于-10dB的频带宽度为2GHz，在厚度为2mm的时候，小于-10dB的频带宽度为7.7GHz，说明本实施例的吸波薄膜具有较强的吸波效果。

还对本实施例的吸波薄膜进行了拉伸性能测试，结果如图2所示。图2中纵坐标表示本实施例的吸波薄膜在拉伸过程中受到的拉力，横坐标表示其伸长率。可以看到，拉伸过程中受到的最大拉力为39MPa，样品断裂时的伸长率达到了106％左右，断裂伸长率越大表示其韧性越好。

以上实施例说明，本发明的吸波薄膜的制备方法得到的薄膜具备一定的吸波性和韧性，便于实际应用。