本發(fā)明屬于電磁屏蔽材料領域，具體涉及一種具有電磁屏蔽性能的碳納米管/銀摻雜生物質碳材料的制備方法。

背景技術：

1、隨著信息時代的來臨以及科學技術的不斷發(fā)展，智能手機、電動車和智能家居電器這些電子產品設備的發(fā)展普及是一把雙刃劍，一方面給人們生活帶來了很大的便利，另一方面也帶來了電磁輻射污染，影響著人們的生活。

2、目前碳基屏蔽復合材料主要在基體中添加石墨烯和碳納米管復合填料，憑借其卓越的導電性和電磁屏蔽效能，以及良好的協(xié)同效應，實現電磁屏蔽效能。但是此類材料的成本高，且質量較大，造成加工困難。這使得它們難以大規(guī)模應用于需要輕質材料的領域，另外某些改性過程使用強氧化劑，會造成環(huán)境污染，不符合綠色環(huán)保的理念。

技術實現思路

1、本發(fā)明針對上述現有技術的不足，提供了一種具有電磁屏蔽性能的碳納米管/銀摻雜生物質碳材料的制備方法。本發(fā)明通過科學的選材以及對原料處理的工藝流程，有效提高了電磁屏蔽效能，易成型加工，滿足環(huán)保要求，利于實現國家發(fā)展循環(huán)經濟，實現資源的高效利用和廢棄物的減量化、再利用、資源化的戰(zhàn)略部署。

2、本發(fā)明具有電磁屏蔽性能的碳納米管/銀摻雜生物質碳材料的制備方法，包括如下步驟：

3、步驟1：預處理

4、將香蕉皮切成小塊，加入丙酮溶液中，超聲處理20-40min；將處理后的香蕉皮浸入去離子水中繼續(xù)超聲處理10-30min。

5、步驟2：水熱預碳化

6、將預處理后的香蕉皮置于聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中，加入致孔劑水溶液，混合均勻后于170-190℃下水熱預碳化處理11-13h；反應結束后除去溶液，獲得凝膠狀香蕉皮，隨后將其放入烘箱中，在50-70℃溫度條件下烘干1-3h。

7、步驟3：冷凍干燥

8、向步驟2獲得的樣品中加入硝酸銀溶液，超聲處理20-40min，取出后先置于-75℃至-70℃下冷凍處理7-9h，隨后置于冷凍干燥機干燥架中進行真空干燥處理，得到生物質氣凝膠。

9、步驟4：高溫碳化

10、將步驟3得到的生物質氣凝膠放入管式爐中，在氮氣氣氛中進行高溫碳化處理，到摻雜銀的生物質碳氣凝膠。

11、步驟5：超聲混合

12、稱取0.08-0.12份碳納米管，將其加入20-40ml丙酮溶液中得到碳納米管-丙酮溶液；將步驟4得到的摻雜銀的生物質碳氣凝膠研磨破碎后加入所述碳納米管-丙酮溶液中，超聲混合處理60-100min。

13、步驟6：真空干燥

14、將步驟5中得到的樣品放入冷凍干燥機干燥架中進行真空干燥處理，得到碳納米管/銀摻雜生物質碳材料。

15、步驟1中，香蕉皮切塊后，控制每塊大小為1cm(長)×1cm(寬)×0.3cm(厚)。

16、步驟2中，所述致孔劑水溶液是由1-1.5份制孔劑溶于20-30份水中配制獲得。

17、步驟3中，所述硝酸銀溶液是由0.05-0.2份硝酸銀固體顆粒溶于8-10ml水中配制獲得。

18、步驟3中，所述真空干燥處理的參數設置為：控制腔室真空為2-5pa，冷阱溫度為-75℃至-70℃，樣品溫度為-60℃至-50℃，真空干燥時間為14-16h。

19、步驟4中，所述高溫碳化處理的參數設置為：40-60℃開始升溫，升溫速率為2-3℃/min，在440-450℃溫度下保溫100-140min，隨后繼續(xù)以2-3℃/min的升溫速率升溫至680-720℃，保溫120-180min。

20、步驟6中，所述真空干燥處理的參數設置為：控制腔室真空為2-5pa，冷阱溫度設置為-75℃至-70℃，樣品溫度為-60℃～-50℃，真空干燥時間14-16h。

21、制備過程中，各原料按質量份數構成如下：

22、香蕉皮18-22份，硝酸銀0.05-0.2份，碳納米管0.08-0.12份，制孔劑1-1.5份。

23、所述制孔劑為氫氧化鉀或氫氧化鈉中的一種。

24、首先，香蕉皮作為一種生物質材料，通過水熱碳化處理可以轉化為具有多孔結構的活性炭并具有高比表面積和豐富的孔隙結構，接下來，摻入金屬元素可以顯著改善材料的導電性和電磁性能。金屬是良好的導體，能夠有效地吸收和反射電磁波。在香蕉皮碳化過程中摻入金屬，可以形成金屬-碳復合材料，這種材料在電磁屏蔽領域具有潛在的應用價值。進一步地，在金屬-碳復合材料表面包覆碳納米管(cnts)，可以進一步增強其電磁屏蔽性能。碳納米管因其獨特的結構和優(yōu)異的電學、力學性能，被廣泛應用于電磁屏蔽、導電材料等領域。碳納米管的高長徑比和導電性使其能夠有效地吸收和散射電磁波，從而增強材料的電磁屏蔽效果。

25、本發(fā)明碳納米管/銀摻雜生物質碳材料可以有效抑制電磁干擾，具有低密度和高孔隙率的特點，能夠顯著減輕結構重量，保持良好的機械性能和穩(wěn)定性。同時，其具有環(huán)保的優(yōu)點，其中以天然生物質材料為前驅體，不僅成本低廉、來源豐富，而且制備過程中的環(huán)境污染較小，符合綠色發(fā)展的要求；此外由于其具有多級多層次孔結構，這種復雜的孔結構有助于延長電磁波的傳播路徑，并通過多重反射、界面極化、傳導損耗和偶極子極化等機制有效地將電磁波能量轉化為熱能，從而實現高效的屏蔽效果，可用于電子、汽車、航空航天和通信等領域，有效抑制電磁干擾并保證電子設備的穩(wěn)定性和安全性。

26、相對于現有技術，本發(fā)明的有益效果體現在：

27、本發(fā)明提供了一種具有良好電磁屏蔽性能的碳納米管/銀摻雜生物質碳材料的制備方法，作為屏蔽材料的填充體使合成產品質量輕，且原料來源廣泛，此外由于其具有多級多層次孔結構有助于延長電磁波的傳播路徑，并通過多重反射、界面極化等機制從而實現高效的屏蔽效果

技術特征：

1.一種具有電磁屏蔽性能的碳納米管/銀摻雜生物質碳材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明公開了一種具有電磁屏蔽性能的碳納米管/銀摻雜生物質碳材料的制備方法，屬于電磁屏蔽材料領域。本發(fā)明碳納米管/銀摻雜生物質碳材料的原料按重量份數計包括：香蕉皮18?22份、硝酸銀0.05?0.2份、碳納米管0.08?0.12份、制孔劑1?1.5份。本發(fā)明通過科學的選材以及對原料處理的工藝流程，有效提高了電磁屏蔽效能，易成型加工，滿足環(huán)保要求，利于實現國家發(fā)展循環(huán)經濟，實現資源的高效利用和廢棄物的減量化、再利用、資源化的戰(zhàn)略部署。

技術研發(fā)人員：吳玉程,王建祥,吳運飛,王朝輝,蔡成
受保護的技術使用者：合肥工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9