一种导热吸波复合膜的制作方法

1.本技术涉及吸波材料的技术领域，更具体地说，它涉及一种导热吸波复合膜。


背景技术：

2.5g时代的来临促进了电子芯片的革新，电子芯片朝向高频化以及轻量化发展。高频化意味着电子芯片工作频率显著提高，但高频的电子芯片对设备与设备之间以及设备内部的电磁干扰范围以及严重程度增加，电磁干扰和电磁辐射导致电子设备在使用一段时间后严重损毁；同时高频化以及轻量化导致电子芯片的功率提高、散热面积减小，因此电子芯片的单位散热效率低。
3.因此，亟需一种技术方案能够同时有效克服电子芯片的吸波以及导热问题，从而使得电子芯片能够具备高吸波性能和导热性能。


技术实现要素：

4.为了使得电子芯片能够具备高吸波性能和导热性能，本技术提供一种导热吸波复合膜。
5.本技术提供的一种导热吸波复合膜，采用如下的技术方案：
6.一种导热吸波复合膜，包括还原石墨烯层、与还原石墨烯层相连的mxene纳米片层。
7.通过采用上述技术方案，还原石墨烯层由氧化石墨烯片先结合再还原得到，氧化石墨烯片通过其自身的极性基团之间的氢键以及sp2区域的π-π相互作用实现氧化石墨烯片之间的紧密结合，继而在高温环境下进行还原，氧化石墨烯还原为石墨烯；mxene纳米片表面存在较多的活性基团，能够附着于氧化石墨烯片上，随氧化石墨烯片之间的结合而形成mxene纳米片层，从而形成还原石墨烯-mxene纳米片层结构；
8.还原石墨烯层-mxene纳米片层结构中石墨烯和mxene纳米片均为具有优异导热性能和吸波性能的二维材料，并且其本身的层状结构和各层结合时产生的微孔能够使得电磁波进行多次反射/散射，达到较好的吸波效果；因此经过检测后，本技术制得的复合膜最大电磁屏蔽效能达到105db，导热系数达到2200w/(m
•
k)。
9.可选的，所述还原石墨烯层使用的氧化石墨烯片径为0.5-20μm。
10.通过采用上述技术方案，氧化石墨烯片径大小直接影响到还原石墨烯片层的孔隙度；氧化石墨烯片径大于20μm时，与其他石墨烯片之间联结点数目降低，从而使得还原石墨烯层内部的孔隙尺寸较大，复合膜的层间导热性能减弱；氧化石墨烯片径小于0.5μm时，氧化石墨烯片径易团聚形成尺寸较大的氧化石墨烯团粒结构，成膜时还原石墨烯层内部的孔隙尺寸较大，从而也导致了复合膜的层间导热性能减弱，因此，在此片径范围内，还原石墨烯层内部的孔隙度适中，氧化石墨烯片之间结合紧密，还原石墨烯层的吸波和导热性能较好，从而使得复合膜整体具备较好的吸波和导热性能。
11.可选的，所述mxene纳米片层使用的mxene纳米片片径为50-200nm。
12.通过采用上述技术方案，mxene纳米片的片径小于氧化石墨烯层的片径大小，使得mxene纳米片能够充分附着于氧化石墨烯片层上；当mxene纳米片片径大于200nm时，mxene纳米片在还原石墨烯层上的数目减少，从而导致mxene纳米片层的吸波作用减弱；当mxene纳米片片径小于50nm时，mxene纳米片层易团聚，形成尺寸较大的微粒结构，从而导致mxene纳米片层内部孔隙过多，mxene纳米片层的吸波导热作用减弱；因此，在此片径范围内，mxene纳米片层具有较高的吸波、导热作用。
13.可选的，所述还原石墨烯层与mxene纳米片层之间通过碳微粒层相连。
14.通过采用上述技术方案，氧化石墨烯片层进行改性，接枝异丙醇，在氧化石墨烯还原过程中，异丙醇碳化为碳微粒，碳微粒连接石墨烯与mxene纳米片，形成还原石墨烯层-碳微粒-mxene纳米片层三维结构的导热网络，对复合膜层间导热性能进行进一步改善；同时增加复合膜内部的孔隙度，改善复合膜的吸波性能。
15.可选的，所述复合膜的厚度为10-700μm。
16.通过采用上述技术方案，复合膜最薄可达到10μm，满足一些高紧密度、轻量化的电子产品需求。
17.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
18.1.本技术中mxene纳米片层与还原石墨烯层形成层状结构的复合膜，复合膜本身的层状结构以及各层结合时产生的微孔能够使得电磁波进行多次反射/散射，达到较好的吸波效果，复合膜的最大电磁屏蔽效能达到105db；同时复合膜各层具有优异的导热性能，从而使得复合膜整体的导热系数可达到2200w/(m
•
k)。
19.2.优选的，本技术中的还原石墨烯层与mxene纳米片层之间通过碳微粒层相连，碳微粒层的微粒连接石墨烯与mxene纳米片，形成还原石墨烯层-碳微粒-mxene纳米片层三维结构的导热网络，对复合膜层间导热性能进行进一步改善；同时微粒层增加复合膜内部的孔隙度，改善复合膜的吸波性能。
附图说明
20.图1是本技术中实施例一的结构示意图。
21.图2是本技术中实施例二的结构示意图。
22.附图标记说明：1、还原石墨烯层；2、mxene纳米片层；3、碳微粒层。
具体实施方式
23.以下结合附图1对本技术作进一步详细说明。
24.本技术实施例1公开一种导热吸波复合膜。
25.参照图1，导热吸波复合膜，包括还原石墨烯层1、与还原石墨烯层1相连的mxene纳米片层2，还原石墨烯层1与mxene纳米片层2形成还原石墨烯-mxene纳米片层结构，此层结构层内使用高导热系数的二维材料，使得复合膜整体具备优异的导热性能；同时层结构之间存在的孔隙结合还原石墨烯层1和mxene纳米片层2本身材料为高效吸波材料，因此，复合膜也具备优异的吸波性能。
26.参照图1，还原石墨烯层1由氧化石墨烯片先进行结合再在高温下碳化还原而成。氧化石墨烯片通过其自身的极性基团之间的氢键以及sp2区域的π-π相互作用实现氧化石
墨烯片之间的紧密结合；在2300℃的高温下氧化石墨烯含有的极性基团脱去，还原得到石墨烯，同时在此高温下还原石墨烯层1内部的原子部分重排，修复缺陷，孔洞尺寸分布均匀且细小，吸波性能得到改善。
27.参照图1，氧化石墨烯片径大小直接影响到还原石墨烯层1的孔隙度；氧化石墨烯片径大于20μm时，与其他石墨烯片之间联结点数目降低，从而使得还原石墨烯层1内部的孔隙尺寸较大，复合膜的层间导热性能减弱；氧化石墨烯片径小于0.5μm时，氧化石墨烯片径易团聚形成尺寸较大的氧化石墨烯团粒结构，成膜时还原石墨烯层1内部的孔隙尺寸较大，从而也导致了复合膜的层间导热性能减弱；因此，一些优选实施例中选择片径为0.5-20μm的氧化石墨烯，使得还原石墨烯层1内部的孔隙度适中，氧化石墨烯片之间结合紧密，还原石墨烯层1的吸波和导热性能较好，从而使得复合膜整体具备较好的吸波和导热性能。
28.参照图1，mxene纳米片本身为风琴状材料，电磁波可在mxene纳米片的层间不断反射/折射，从而起到吸波作用。而mxene纳米片表面存在较多的活性基团，能够附着于氧化石墨烯片上，随氧化石墨烯片之间的结合而形成mxene纳米片层2。mxene纳米片的片径小于氧化石墨烯层的片径大小，以便于mxene纳米片能够充分附着于氧化石墨烯片层上。一般的，mxene纳米片可以选择ti3c2t
x
、ti2ct
x
、v2ct
x
、mo2ct
x
、nb2ct
x
、nb4c3t
x
、mo2tic2t
x
和mo2ti2c3t
x
中的至少一种。
29.参照图1，mxene纳米片片径直接影响mxene纳米片层2的吸波性能。当mxene纳米片片径大于200nm时，mxene纳米片在还原石墨烯层1上的数目减少，从而导致mxene纳米片层2的吸波作用减弱；当mxene纳米片片径小于50nm时，mxene纳米片层2易团聚，形成尺寸较大的微粒结构，从而导致mxene纳米片层2内部孔隙过多，mxene纳米片层2的吸波导热作用减弱；因此，一些优选的实施例中，选择片径为50-200nm 的mxene纳米片，mxene纳米片层2吸波、导热效果优异。
30.本技术实施例1的实施原理为：电磁波传递至mxene纳米片层2上，不断地在mxene纳米片层2的mxene纳米片层间进行反射和折射，实现吸波作用；而还原石墨烯-mxene纳米片层结构中各层的原料均为高导热系数二维材料，接触形成的导热通路导热效率高，在宏观上表现为复合膜具备较高的导热系数。
31.本技术实施例2公开一种导热吸波复合膜。
32.参照图2，实施例2与实施例1的区别点在于：实施例2中在mxene纳米片层2与还原石墨烯层1之间增设碳微粒层3；
33.碳微粒层3是由氧化石墨烯片接枝异丙醇在高温碳化过程中异丙醇碳化为碳微粒而成。由于异丙醇碳化为碳微粒，碳微粒连接石墨烯与mxene纳米片，形成还原石墨烯层-碳微粒-mxene纳米片层三维结构的导热网络，改善复合膜层间导热性能；同时碳微粒之间的间隙增加复合膜内部的孔隙度，使得电磁波在碳微粒层3内多次反射/折射，消耗电磁波的能量，进一步提高复合膜的吸波性能。
34.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。