本技术介绍了一种制备仿生叶状分层结构电磁屏蔽织物的方法。该方法涉及使用LiF/HCl体系对Ti3AlC进行刻蚀,形成叶状结构,进而制备出具有优异电磁屏蔽性能的织物。
背景技术
电子设备的快速发展给人类生活带来极大便利,但所产生的电磁干扰和辐射严重影响电子设备的正常运作,甚至威胁人体健康。开发高性能可靠的EMI屏蔽材料在人体健康防护和军事作战领域备受青睐。电磁屏蔽织物兼具电磁屏蔽功能和织物基材可变形可剪裁等诸多诱人的特性,相比薄膜、泡沫和气凝胶等材料,符合可穿戴化的发展趋势。然而,现如今仅具备屏蔽性能的电磁屏蔽织物已经无法满足恶劣的环境气候和复杂或多变的应用场景。实现EMI屏蔽织物室内外多模态加热,确保军事行动中的目标隐蔽,对于军事和民用电磁屏蔽、热管理和隐身应用具有重要意义。光热和焦耳加热已被用作补充解决方案,以提高寒冷气候下的热舒适性。这种双驱动加热模式还可以在沙漠等高温环境中为低温目标接近背景温度发挥有效的辅助作用,从而避免红外探测器探测和识别目标。因此,迫切需要开发集热管理和红外隐身于一体的多功能EMI屏蔽织物,以应对复杂的实际应用需求。
过渡金属碳氮化物(MXene)作为先进EMI屏蔽材料最有前景的候选者之一,具有优异的导电性、良好的机械性能和高比表面积。基于MXene的局域表面等离子体共振效应,其对太阳光谱具有很强的吸收作用,光热转换率高。并基于其低红外发射率MXene还可表现出红外隐身行为。与碳纳米管、石墨烯和乙炔黑等其他导电纳米材料相比,MXene的亲水性和在水中的分散性更适合在柔性织物基材上组合。然而,仅靠MXene在织物上无法组装成优异的互连导电网络,仍然存在屏蔽效率放大限制的问题,使其性能发挥有限,功能单一。
公开号为CN112663323A中国发明专利中公开了一种MXene电磁屏蔽织物及其制备方法和应用,该发明将等离子体预处理的柔性织物基底放入MXene分散液中浸渍,干燥,在CO2
条件下低温退火处理得到,但热处理会促使MXene最外表层暴露的Ti层与表面含氧基团发生氧化反应生成TiO2
,进而影响MXene固有的材料特性,导致该发明MXene电磁屏蔽织物的电磁屏蔽总效能达不到商用要求(20dB)。
公开号为CN111501326A中国发明专利中公开了一种多功能可穿戴聚合物/MXene复合织物加热器及其制备方法,该发明在制备聚合物/MXene复合织物加热器时,采用了浸渍的方式将MXene直接结合到织物基底表面,溶液浸渍复合的方式虽然能全面快速地将MXene复合到织物基底表面,但这种MXene直接贴合织物基底的方式,会使得MXene容易被氧化脱落,降低电磁屏蔽效果和光热转换效率。
此外,MXene电磁屏蔽织物原有的亲水性会使材料受到酸碱盐溶液的污染,甚至功能层被严重腐蚀,导致材料性能大幅下降,使得MXene电磁屏蔽织物在耐久性和耐溶剂性方面存在挑战;其次,MXene材料力学性能低,导致在实际应用中,尤其是在形变状态或高强度超声作用下,电磁屏蔽性能下降,从而限制在可穿戴设备和智能纺织品中的应用。
因此,有必要提供一种仿生叶状分层结构电磁屏蔽织物的制备方法,以实现多模态供热、红外隐身和自清洁性能等多功能集成,解决上述技术问题。
实现思路