本發明屬于新材料，具體涉及一種輕質電磁屏蔽材料及其制備方法和應用。
背景技術：
1、電磁波在人們的日常生活中隨處可見，然而移動通信設備和電子設備的廣泛使用導致了嚴重的電磁干擾(emi)污染的增加。這不僅會造成信號失真，導致電子設備故障，而且對人體健康也有危害。為了解決這個問題，人們投入了大量的人力物力開發高性能電磁屏蔽材料。
2、入射的電磁波一部分由于阻抗不匹配而被反射，未被反射的部分由于與材料的電磁偶極子之間的相互作用而被吸收。因此，高導電性或高磁導率是有效屏蔽電磁干擾的基本前提。傳統的電磁屏蔽材料包括各種形式的金屬(金屬片/膜、金屬泡沫、金屬涂層等)，然而金屬材料密度高、易腐蝕、加工成本高。與此同時，由絕緣聚合物和導電填料組成的導電聚合物復合材料(cpcs)也受到科學界和工業界越來越廣泛的關注。cpcs在有效屏蔽電磁干擾方面具有巨大的應用潛力。它們具有重量輕、柔韌性好、化學穩定性高、易于加工和成型的特點。
3、現在人們普遍認為，碳基材料(如碳納米管和石墨烯)是性能優異的導電填料，它們具有高長徑比和大比表面積的優點，分散在聚合物中可建立有效的導電路徑并與聚合物基質形成充分的界面，從而增強電導率和界面極化，提高電磁屏蔽性能。當在聚合物/碳導電復合材料中設計多孔結構時，界面極化通常得到改善，并且可以通過調整導電填料來改善電導率。此外，增加的孔隙還有助于材料降低密度、增強多重反射效應，從而進一步提高電磁屏蔽性能。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出了一種輕質電磁屏蔽材料及其制備方法和應用。
2、第一方面，本發明提出了一種輕質電磁屏蔽材料，該材料包括：聚偏氟乙烯和石墨烯；所述聚偏氟乙烯和石墨烯質量比為(8～9)：(1～2)，優選為9:1。
3、作為本發明的具體實施方式，該材料為泡沫型結構，密度為0.4～0.9g/cm3；電磁屏蔽性能＞20db。
4、作為本發明的具體實施方式，所述聚偏氟乙烯分子質量為300000～330000g/mol；所述石墨烯為石墨烯納米片，石墨烯納米片的密度為2.0-2.4g/cm3，優選為2.2g/cm3，橫向尺寸為40-60μm，優選為50μm，厚度為10-30nm，優選為20nm。
5、石墨烯納米片是片狀結構，平面圖形不規則，本領域通常用橫向尺寸和厚度描述石墨烯納米片的尺寸。
6、本發明中的上述原料均可自制，也可商購獲得，本發明對此不作特別限定。
7、第二方面，本發明提供了一種輕質電磁屏蔽材料的制備方法，包括以下步驟：
8、s1：將聚偏氟乙烯和石墨烯加入二甲基甲酰胺中混合均勻得到聚偏氟乙烯-石墨烯混合液；
9、s2：通過薄膜流延將步驟s1得到的混合液制成熔鑄膜；
10、s3：通過壓塑成型將步驟s2得到的熔鑄膜制成固體薄膜；
11、s4：將步驟s3得到的固體薄膜置于含有惰性氣體的容器中靜置后，經泄壓、冷卻得到所述輕質電磁屏蔽材料。
12、作為本發明的具體實施方式，所述步驟s1中，所述聚偏氟乙烯分子質量為300000～330000g/mol；所述石墨烯為石墨烯納米片，石墨烯納米片的密度為2.0-2.4g/cm3，優選為2.2g/cm3，橫向尺寸為40-60μm，優選為50μm，厚度為10-30nm，優選為20nm。
13、作為本發明的具體實施方式，所述步驟s1中，所述聚偏氟乙烯和石墨烯按質量比為(8～9)：(1～2)，優選為9:1。
14、作為本發明的具體實施方式，所述步驟s1中，所述混合條件包括：混合溫度為室溫，攪拌速率為1000-2000rpm。
15、作為本發明的具體實施方式，所述步驟s2中，所述熔鑄膜溫度180～200℃，薄膜厚度1～2mm。具體地，采用薄膜流延機進行鑄膜，熔鑄膜溫度180～200℃，薄膜厚度1～2mm。
16、作為本發明的具體實施方式，所述步驟s3中，所述壓塑成型包括將3～10層溶鑄膜疊放，加熱溫度至180～240℃，優選為200℃，壓力為1～1.2mpa，優選為1.1mpa。
17、作為本發明的具體實施方式，所述步驟s4中，所述惰性氣體包括二氧化碳、氬氣、氦氣，優選為二氧化碳；所述注入惰性氣體的條件包括：溫度為167～171℃，惰性氣體壓力為10～13mpa，靜置試劑為1～2小時。
18、作為本發明的具體實施方式，所述步驟s4還包括對容器泄壓后，將容器浸入冷水中降溫至室溫。具體地，將固體薄膜至于容器中，對容器通入惰性氣體至10～13mpa，加熱至167～171℃，靜置1～2小時；靜置結束后，對容器迅速泄壓，將容器浸入冷水中靜置1～2小時降溫至室溫。本發明通過控制二氧化碳壓力，溫度和時間，使膜內部形成泡沫結構，泄壓后，二氧化碳不留在產品中。
19、第三方面，本發明提供了所述輕質電磁屏蔽材料在電力電子領域的應用。
20、與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
21、1、本發明采用注射二氧化碳的處理方法，使材料內部形成孔隙結構，既降低了材料密度，又提高了材料對電磁波的吸收能力。通過調整注射二氧化碳時的溫度，可以調節產物的孔隙率，進而控制材料的電磁屏蔽效能。
22、2、與未經注射二氧化碳處理的材料相比，經注射二氧化碳處理的材料密度可降低至1/3，電磁屏蔽效能可提高2倍以上。
23、3、本發明的輕質電磁屏蔽材料避免使用金屬材料，具有重量輕、易于加工和成型等優點
1.一種輕質電磁屏蔽材料，其特征在于，該材料包括：聚偏氟乙烯和石墨烯；所述聚偏氟乙烯和石墨烯質量比為(8～9)：(1～2)，優選為9:1。
2.根據權利要求1所述的輕質電磁屏蔽材料，其特征在于，該材料為泡沫型結構，密度為0.4～0.9g/cm3；電磁屏蔽性能＞20db。
3.根據權利要求1或2所述的輕質電磁屏蔽材料，其特征在于，所述聚偏氟乙烯的數均分子量為300000～330000g/mol；所述石墨烯為石墨烯納米片，石墨烯納米片的密度為2.0-2.4g/cm3，優選為2.2g/cm3，橫向尺寸為40-60μm，優選為50μm，厚度為10-30nm，優選為20nm。
4.一種權利要求1-3任一項所述的輕質電磁屏蔽材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中，所述聚偏氟乙烯的分子量為300000～330000g/mol；所述石墨烯為石墨烯納米片，石墨烯納米片的密度為2.0-2.4g/cm3，優選為2.2g/cm3，橫向尺寸為40-60μm，優選為50μm，厚度為10-30nm，優選為20nm；
6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，所述熔鑄膜溫度180～200℃，薄膜厚度1～2mm。
7.根據權利要求4-6任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s3中，所述壓塑成型包括：將3～10層溶鑄膜疊放，所述壓塑成型溫度為180～240℃，優選為200℃，壓力為1～1.2mpa，優選為1.1mpa。
8.根據權利要求4-7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s4中，所述惰性氣體包括二氧化碳、氬氣、氦氣，優選為二氧化碳；和/或，所述注入惰性氣體的條件包括：溫度為167～171℃，惰性氣體壓力為10～13mpa，靜置時間為1～2小時。
9.根據權利要求4-8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s4還包括對容器泄壓后，將容器浸入冷水中降溫至室溫。
10.權利要求1-3任一項所述的輕質電磁屏蔽材料或權利要求4-9任一項所述的制備方法制得的輕質電磁屏蔽材料在電力電子領域中的應用。