Page 17 - 《精细化工》2021年第11期
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第 11 期                         高党鸽，等:  柔性基电磁屏蔽材料的研究进展                                   ·2163·


            于制备电磁屏蔽材料的碳系材料               [14] 。                屏蔽性能较差      [29] 。
            2.2.1   石墨烯损耗材料                                    2.4    二维碳化物 MXene 损耗材料
                                    2
                 石墨烯是由碳原子 sp 杂化轨道通过共价键连
            接而形成的原子层厚晶体，其质量轻、柔韧性能好、                                MXene 是一种新型二维过渡金属碳/氮化合物，
            导电性能高      [15] ，但纯石墨烯结构单一、磁导率低            [16] ，  通式为 M n+1 X n T x（其中：M 为过渡金属元素；X 为
            因此，研究者将石墨烯与金属              [17-19] 、磁性粒子  [20] 、   C 或 N 元素；n=1、2、3；T x 为表面基团，通常为
            聚合物    [21] 和 CNT [22] 等进行复合，以获得更好阻抗匹              —O、—OH、—F）是从其前驱体 MAX 相（新型可
            配及吸收损耗的损耗材料。                                       加工陶瓷材料）中刻蚀剥离出来的。已成功剥离出
            2.2.2  CB 损耗材料                                     来的 MXene 有 Ti 3 C 2 、Nb 2 C、Ti 2 C、MoN、Sc 2 C、
                 CB 是天然的半导体材料，体积电阻率在 0.5~                      Mo 2 C 等 20 余种，研究以 Ti 3 C 2 T x 最为普遍。与石墨
            20 Ω·cm 之间，价格低廉、来源广、单位密度小、                         烯类似，MXene 也具有六方晶格结构、高导电率、
            易加工成型、化学性能稳定、导电性能稳定持久，                             大的比表面积，不同的是，经过 HF 的腐蚀与超声
            是复合体系中导电材料的优良选择                 [23-24] ，也是目前      剥离，呈手风琴层状结构，表面具有—O、—OH、
            应用最广、用量最大的碳系损耗材料                  [25] ，广泛用作       —F 官能团，这些丰富的官能团有利于 MXene 与其
            抗静电材料、电磁屏蔽材料等              [26] 。                  他材料复合，可覆盖在任意形状的物体上形成屏蔽
            2.2.3  CNT 损耗材料                                    体，有望成为轻柔、可设计、易加工、耐腐蚀、吸
                 CNT 是由单层或多层石墨片卷曲而成的，呈无                        波频带宽的电磁屏蔽材料           [30] 。
            缝纳米级管状壳层结构，具有高强度、大长径比、
            大比表面积和优异的电学、磁学性能，其质量分数                             3   柔性基电磁屏蔽材料的制备方法
            在 1%~2%或临近范围内，所形成的聚合物基复合材                          3.1    原位聚合法
            料实现了性能的逾渗过程，在导电和电磁屏蔽方面                                 原位聚合法是将柔性基材浸渍在单体混合液
            效果显著     [27] 。                                    中，随后加入引发剂引发聚合，使导电聚合物沉积
            2.3   导电聚合物损耗材料                                    在柔性基材上，如图 2 所示。通过控制引发剂的用
                 导电聚合物是一类可以导电的高分子，一般含                          量、单体用量能够改变柔性基电磁屏蔽材料的导电
            有一个共轭键，掺杂后的导电聚合物共轭键上的电                             性能与电磁屏蔽性能，如 WANG 等             [31] 在含镍的聚丙
            子可以在外接电压时发生移动，使导电聚合物具有                             烯腈纤维上低温原位聚合 PPy，再用疏水的全氟十
            导电性。常用的导电聚合物主要有聚苯胺（PANI）、                          二烷硫醇进行包覆，制备了具有超疏水、自清洁性
            聚吡咯（PPy）、聚乙炔、聚噻吩、聚苯亚乙烯及其                           能的电磁屏蔽薄膜。原位聚合法用于制备柔性基电
            衍生物等     [28] 。                                    磁屏蔽材料可大批量生产，并且可以在基材上均匀
            2.3.1  PANI 损耗材料                                   分布，但其大多使用导电聚合物为损耗材料，具有
                 PANI 具有共轭结构的分子链，其离域 p 电子和                     一定的局限性。
            掺杂剂形成的极化子充当导体的载流子，这种载流
            子在共轭分子链上通电可移动，形成电流，从而具
            有导电性。PANI 物理化学性质优异、导电性能好、
            吸收带宽、稳定性强。
            2.3.2  PPy 损耗材料
                 PPy 是由单双键构成的 π 键大分子，质量轻、
            环境稳定性好、合成方便、绿色无毒，但其导电率
            较低，与其他材料复合后广泛应用在抗静电材料和                                  图 2   原位聚合法制备柔性基电磁屏蔽材料
            电磁屏蔽材料领域。                                          Fig. 2    Preparation of flexible-based electromagnetic shielding
                                                                     materials by in situ polymerization
            2.3.3   其他导电聚合物损耗材料
                 聚乙炔是研究最早、最系统也是迄今为止实测                          3.2   浸涂法
            电导率最高的结构型导电高分子，其最高电导率为                                 浸涂法是将电磁屏蔽损耗材料均匀分散在溶液
                  5
            2×10  S/cm，接近于铜，但由于其不稳定性，很难                        中得到分散液，然后将柔性基材浸渍在分散液中或
            成为有实用价值的电磁屏蔽材料。聚噻吩和聚苯亚                             者将分散液涂覆在柔性基材的表面，从而制备柔性
            乙烯也具有导电性，但掺杂剂种类尤其是掺杂程度                             基电磁屏蔽材料，浸涂法的原理如图 3 所示。随着
            对这类材料的屏蔽效果影响较大，实际应用的电磁                             浸涂次数的增加，柔性基电磁屏蔽材料导电性及屏
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