1.本发明属于电磁屏蔽技术领域，具体地，涉及一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜。
背景技术：
2.由于无线通信和高频电子设备的快速发展，电磁(em)辐射不仅对高灵敏度的电磁设备产生了不可忽视的干扰，还严重危及人类健康，因此，电磁干扰(emi)屏蔽材料(简称电磁屏蔽材料)获得了越来越广泛的关注。通常，emi屏蔽机制包括三个部分：表面反射(ser)，内部吸收(sea)和多重反射(sem)。现有的大多数电磁干扰屏蔽材料的emi屏蔽机制主要以表面反射为主，但是反射很可能会造成电磁波的二次反射污染。因此，开发一种以内部吸收为主导屏蔽机制的电磁干扰屏蔽材料十分重要，电磁波吸收系数(a)是评价这类电磁干扰屏蔽材料的重要指标。同时，考虑到在军事装备、航天航空、民用电子设备等领域复杂的实际应用环境，优异的电磁干扰屏蔽性能和材料的轻便是电磁干扰屏蔽材料的另外两个重要要求。
3.传统的emi屏蔽材料主要是导电金属或铁磁材料，但这些材料存在密度大、加工性差、易腐蚀等缺点，而带有金属镀层的复合屏蔽材料则存在耐磨、耐划伤等缺点。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜，通过石墨烯上沉积锌-镍-钴金属氧化物提升了石墨烯的导电性能，再将改性后的石墨烯与苯胺形成的气凝胶复合到聚酰亚胺内形成气凝胶薄膜，赋予了薄膜高电磁屏蔽性和耐腐蚀性。
5.本发明要解决的技术问题：传统的emi屏蔽材料主要是导电金属或铁磁材料，但这些材料存在密度大、加工性差、易腐蚀等缺点，而带有金属镀层的复合屏蔽材料则存在耐磨、耐划伤等缺点。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜，包括以下步骤：
8.s1、将改性氧化石墨烯分散在去离子水中，加入苯胺，再加入浓度为0.2-0.3g/ml的过硫酸铵溶液，搅拌混合3-5min，反应结束后，冷冻干燥，得到气凝胶，其中，改性氧化石墨烯、去离子水、苯胺和过硫酸铵溶液的用量比为0.1-0.3g：80-100ml：0.2-0.3ml：0.4-0.5ml；
9.s2、超声下将气凝胶分散在无水n-甲基吡咯烷酮中，然后，在氮气氛下将4,4'-二氨基二苯醚和均苯四酸二酐加入溶液中，在25℃下连续搅拌2h后，得到均匀粘稠的溶液，将溶液棒涂在干净的玻璃盘上，并在140℃下处理1h，然后在350℃下处理2h，即得一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜，其中，气凝胶、无水n-甲基吡咯烷酮、4,4'-二氨基二苯醚和均苯四酸二酐的用量比为1-2g：15-20ml：1-2g：1.5-2g。
10.进一步地，步骤s1中，冷冻干燥的温度为-50℃，时间为24h。
11.进一步地，改性氧化石墨烯包括以下步骤制得：
12.a1、将co(no3)2·
6h2o、ni(no3)2·
6h2o、zn(no3)2·
6h2o、氟化铵和尿素在搅拌下加入去离子水中，得到前体溶液，其中，co(no3)2·
6h2o、ni(no3)2·
6h2o、zn(no3)2·
6h2o、氟化铵、尿素和去离子水的用量比为1.5-2g：0.5-1.5g：0.5-1.5g：0.01-0.02g：0.07-0.1g：80-100ml；
13.a2、超声下将石墨烯分散在乙醇-水混合溶液中，再在搅拌状态下，加入至前体溶液中，然后在不锈钢高压釜中并加热至130℃下反应6h，经冷却、离心、乙醇和去离子水洗涤和70℃下干燥，得到固体，然后将固体在空气中350℃煅烧2h，得到改性氧化石墨烯，其中，石墨烯、乙醇-水混合溶液和前体溶液的用量比为0.1-0.2g：100-200ml：90-100ml。
14.进一步地，步骤a1中，乙醇-水混合溶液由乙醇和水以体积比1:1混合而成。
15.本发明的有益效果：
16.(1)本发明技术方案中，通过石墨烯片上沉积锌-镍-钴混合金属氧化物，大大增加了石墨烯的导电性，将改性后的石墨烯与聚苯胺进行混合，聚苯胺原位在改性石墨烯表面合成，通过π-π非共价键将相邻的改性石墨烯片材连接起来，有效避免了改性石墨烯片材在有机溶剂中的团聚，再将改性石墨烯与聚苯胺形成的气凝胶复合到聚酰亚胺中成膜，再经历热亚胺化后，改性石墨烯-聚苯胺复合气凝胶在聚合物基体中形成连续的导电网络，使电子转移更加有效，且聚酰亚胺本身作为一种高性能工程聚合物，由于其优异的柔韧性、优异的热稳定性和高耐磨性；电磁干扰屏蔽机理:一部分电磁波在聚酰亚胺薄膜的界面处被反射，因为具有大量电荷载流子的导电网络通过反射有利于电磁屏蔽效果，穿透表面的剩余部分被改性氧化石墨烯层多次反射或吸收，只有少量的电磁波通过薄膜，聚酰亚胺中改性氧化石墨烯和聚苯胺之间形成优良的导电网络，确保电磁波大大降低，从而产生出色的emi屏蔽性能。
17.(2)本发明技术方案中，制备方法简单，制得的电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜综合了高导电、高电磁干扰屏蔽性和高耐磨、耐腐蚀性。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1
20.改性氧化石墨烯包括以下步骤制得：
21.a1、将1.5g的co(no3)2·
6h2o、0.5g的ni(no3)2·
6h2o、0.5g的zn(no3)2·
6h2o、0.01g氟化铵和0.07g尿素在搅拌下加入80ml去离子水中，得到前体溶液；
22.a2、超声下将0.1g石墨烯分散在100ml乙醇-水混合溶液中，再在搅拌状态下，加入至90ml前体溶液中，然后在不锈钢高压釜中并加热至130℃下反应6h，经冷却、离心、乙醇和去离子水洗涤和70℃下干燥，得到固体，然后将固体在空气中350℃煅烧2h，得到改性氧化石墨烯。
23.实施例2
24.改性氧化石墨烯包括以下步骤制得：
25.a1、将1.7g的co(no3)2·
6h2o、1g的ni(no3)2·
6h2o、1g的zn(no3)2·
6h2o、0.015g氟化铵和0.08g尿素在搅拌下加入90ml去离子水中，得到前体溶液；
26.a2、超声下将0.15g石墨烯分散在150ml乙醇-水混合溶液中，再在搅拌状态下，加入至95ml前体溶液中，然后在不锈钢高压釜中并加热至130℃下反应6h，经冷却、离心、乙醇和去离子水洗涤和70℃下干燥，得到固体，然后将固体在空气中350℃煅烧2h，得到改性氧化石墨烯。
27.实施例3
28.改性氧化石墨烯包括以下步骤制得：
29.a1、将2g的co(no3)2·
6h2o、1.5g的ni(no3)2·
6h2o、1.5g的zn(no3)2·
6h2o、0.02g氟化铵和0.1g尿素在搅拌下加入100ml去离子水中，得到前体溶液；
30.a2、超声下将0.2g石墨烯分散在200ml乙醇-水混合溶液中，再在搅拌状态下，加入至100ml前体溶液中，然后在不锈钢高压釜中并加热至130℃下反应6h，经冷却、离心、乙醇和去离子水洗涤和70℃下干燥，得到固体，然后将固体在空气中350℃煅烧2h，得到改性氧化石墨烯。
31.对比例1
32.本对比例为未改性氧化石墨烯。
33.实施例4
34.一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜，包括以下步骤制得：
35.s1、将0.1g实施例1制备的改性氧化石墨烯分散在80ml去离子水中，加入0.2ml苯胺，再加入0.4ml浓度为0.2g/ml的过硫酸铵溶液，搅拌混合3min，反应结束后，冷冻干燥，得到气凝胶；
36.s2、超声下将1g气凝胶分散在15ml无水n-甲基吡咯烷酮中，然后，在氮气氛下将1g的4,4'-二氨基二苯醚和1.5g均苯四酸二酐加入溶液中，在25℃下连续搅拌2h后，得到均匀粘稠的溶液，将溶液棒涂在干净的玻璃盘上，并在140℃下处理1h，然后在350℃下处理2h，即得一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜。
37.实施例5
38.一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜，包括以下步骤制得：
39.s1、将0.2g实施例2制备的改性氧化石墨烯分散在90ml去离子水中，加入0.25ml苯胺，再加入0.45ml浓度为0.25g/ml的过硫酸铵溶液，搅拌混合4min，反应结束后，冷冻干燥，得到气凝胶；
40.s2、超声下将1.5g气凝胶分散在17ml无水n-甲基吡咯烷酮中，然后，在氮气氛下将1.5g的4,4'-二氨基二苯醚和1.7g均苯四酸二酐加入溶液中，在25℃下连续搅拌2h后，得到均匀粘稠的溶液，将溶液棒涂在干净的玻璃盘上，并在140℃下处理1h，然后在350℃下处理2h，即得一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜。
41.实施例6
42.一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜，包括以下步骤制得：
43.s1、将0.3g实施例3制备的改性氧化石墨烯分散在100ml去离子水中，加入0.3ml苯胺，再加入0.5ml浓度为0.3g/ml的过硫酸铵溶液，搅拌混合5min，反应结束后，冷冻干燥，得
到气凝胶；
44.s2、超声下将2g气凝胶分散在20ml无水n-甲基吡咯烷酮中，然后，在氮气氛下将2g的4,4'-二氨基二苯醚和2g均苯四酸二酐加入溶液中，在25℃下连续搅拌2h后，得到均匀粘稠的溶液，将溶液棒涂在干净的玻璃盘上，并在140℃下处理1h，然后在350℃下处理2h，即得一种用于高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜。
45.对比例2
46.本对比例与实施例6的区别在于将实施例3制备的改性氧化石墨烯替换为对比例1的物质。
47.现对实施例4-6及对比例2制备的高性能电磁干扰屏蔽超薄气凝胶膜进行性能检测，测试结果如下表1所示。
48.表1
49.项目屏蔽效能/db实施例426.4实施例525.6实施例626.3对比例210.5
50.由上表1可知，本发明实施例制备的超薄气凝胶膜相比于对比例具有更好的电磁干扰屏蔽效果。
51.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。