本发明属于电磁屏蔽材料领域，特别涉及以天然硅酸盐矿物为原料制备的复合气凝胶的电磁屏蔽性能及其功能化。
背景技术：
1、电磁干扰屏蔽材料在现代电子设备中具有重要作用，它们能够有效地减少电磁波的传播，降低设备间的相互干扰。尽管传统的屏蔽材料，如导电金属和铁磁材料，在屏蔽效率上表现出色，但它们也存在一些明显的缺点，例如密度高、加工性差以及容易腐蚀等。而表面涂覆金属镀层的复合屏蔽材料，则普遍存在着耐磨性和抗划伤性差等问题。
2、近年来，多孔材料如泡沫和气凝胶，因其独特的结构特性而受到关注。这些材料由于具有高比表面积和低密度的性质，能够在三维多孔结构中产生强烈的多次反射效应和微波吸收效应，从而展现出卓越的电磁干扰屏蔽效率。但是多孔材料普遍存在的导电率低和机械性能差的问题，严重制约了它们在电磁屏蔽材料领域的广泛应用。
3、因此，亟待开发一种轻质的电磁干扰屏蔽材料，使其具有高的导电性、优异的力学性能、耐腐蚀、优良的加工性和宽的吸收带宽性能。
技术实现思路
1、针对现有技术普遍存在的问题，本发明的目的在于提供一种轻质并能兼顾导电性和力学强度的电磁干扰屏蔽材料的制备方法。本发明所用方法反应温和、易于操作，对设备和能耗要求低；制备得到的复合材料质量轻、密度小，还具有优异的压缩强度；而且，气凝胶中附着聚吡咯的含量可控，既有良好的导电性能又兼顾优异的电磁屏蔽特性，显示出的各向异性在电磁屏蔽领域具有很高的潜在应用价值。
2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、本发明是一种基于冰模板法和真空吸附法制备埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的方法，包括以下步骤：将壳聚糖在乙酸中溶解并与埃洛石混合，制备出埃洛石/壳聚糖混合液；将混合液注入模具中，经过双向冷冻以及冷冻干燥制得埃洛石/壳聚糖复合气凝胶；将所得复合气凝胶依次在戊二醛/乙醇溶液、氯化铁溶液、吡咯单体中进行真空吸附，最后在吡咯单体中浸泡，干燥后即得埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料。
4、具体地，所述制备方法包括：
5、1)配制埃洛石/壳聚糖混合液：将壳聚糖粉末加入到乙酸溶液中，分散至完全溶解，加入埃洛石粉末，分散至均匀；
6、2)配制埃洛石/壳聚糖复合气凝胶：将步骤1)所得混合溶液注入模具中，经过双向冷冻后，放入冷冻干燥机中冷冻干燥；
7、3)将步骤2)所得的埃洛石/壳聚糖复合气凝胶，放入抽滤容器中，加入4％的戊二醛/乙醇溶液真空吸附2～4h，吸附完成后，将样品在4％的戊二醛/乙醇溶液中浸泡6～10h，倒出溶液，自然干燥；
8、4)将步骤3)所得复合气凝胶，放入抽滤容器中，加入氯化铁溶液真空吸附2～4h，吸附完成后，将样品在氯化铁溶液中浸泡6～10h，倒出溶液，放入冰箱冷冻18～30h，随后放入冷冻干燥机中干燥18～30h；
9、5)将步骤4)所得复合气凝胶，放入抽滤容器中，并在0℃的冰水浸泡下，加入吡咯单体真空吸附2～4h，吸附完成后，将样品在0℃吡咯单体中浸泡反应，反应结束后，将样品放入乙醇/水溶液中浸洗、干燥，即可制得壳聚糖/埃洛石/聚吡咯复合材料。
10、在一优选的实施方式中，步骤1)中，所述乙酸溶液的重量百分浓度为4％；优选的，所述埃洛石粉末纯度在90％以上。
11、在一优选的实施方式中，步骤1)中，步骤1)中，所述壳聚糖粉末、乙酸溶液和埃洛石粉末的质量体积比为：(0.18～2.0)g:15ml:(0.01～1.0)g。
12、在一优选的实施方式中，步骤1)中，为提高壳聚糖粉末和/或埃洛石粉末的分散效果，可采用超声搅拌和/或细胞粉碎的方式进行搅拌粉散，如将壳聚糖粉末加入到乙酸溶液中，超声搅拌至完全溶解；如加入埃洛石粉末后，搅拌均匀，再细胞粉碎1～3次，优选的，单次处理时间为5～10分钟。
13、在一优选的实施方式中，步骤2)中，所述每个模具中混合溶液体积为6～10ml，优选的，所述每个模具中混合溶液体积为8ml。
14、在一优选的实施方式中，步骤2)中，所述双向冷冻法为本领域熟知的操作方式，可在模具中进行，在低温温度场中，溶剂随着温度降低形成冰晶，溶质粒子被挤压至冰晶柱体之间，形成一定的取向结构。在本发明实施例中，所述取向冷冻的温度为-200～-20℃，优选为-180～-20℃；降温速率可为0.1～200℃/min，进一步为1～100℃/min。
15、在一优选的实施方式中，步骤2)中，所述冷冻干燥为本领域熟知的操作方式，所述冷冻干燥时间为3～5天，优选的，所述冷冻干燥时间为4天。
16、在一优选的实施方式中，步骤3)中，所用复合气凝胶与4％的戊二醛/乙醇溶液的质量体积比为：(0.8～1.5)g:(20～80)ml。
17、在一优选的实施方式中，步骤3)中，在所述4％的戊二醛/乙醇溶液中真空吸附时间为3h，吸附完成后，将样品在4％的戊二醛/乙醇溶液中浸泡时间为8h。
18、在本发明中，先采用戊二醛/乙醇溶液对埃洛石/壳聚糖复合气凝胶进行交联，可以获得不溶于水的稳定气凝胶骨架。
19、在一优选的实施方式中，步骤4)中，所述氯化铁溶液的物质的量浓度为0.01～3mol/l；优选的，所述氯化铁溶液的物质的量浓度为0.1mol/l、0.3mol/l、0.5mol/l、0.8mol/l、1mol/l、1.5mol/l、2mol/l、2.5mol/l、3mol/l。
20、在一优选的实施方式中，步骤4)中，所用复合气凝胶与氯化铁溶液的质量体积比为：(0.8～1.5)g:(20～80)ml。
21、在一优选的实施方式中，步骤4)中，在所述氯化铁溶液中真空吸附时间为3h，吸附完成后，将样品在氯化铁溶液中浸泡时间为8h。
22、在一优选的实施方式中，步骤4)中，放入冰箱冷冻时间为24h，随后放入冷冻干燥机中干燥时间为24h。
23、在一优选的实施方式中，步骤5)中，所用复合气凝胶与吡咯单体的质量体积比为：(0.8～1.5)g:(20～80)ml。
24、在一优选的实施方式中，步骤5)中，在所述吡咯单体中真空吸附时间为3h。
25、在一优选的实施方式中，步骤5)中，在所述0℃吡咯单体中浸泡反应时间为6～8天，优选的，所述反应时间为7天。
26、在一优选的实施方式中，步骤5)中，所述乙醇/水溶液由乙醇和水按体积比1:1制备得到，所述乙醇/水溶液的浸洗次数为2～4次。
27、在一优选的实施方式中，步骤5)中，所述样品在乙醇/水溶液中浸洗后，还包括置于通风橱静置去除乙醇，优选的，所述静置时间为24h。
28、在一优选的实施方式中，步骤5)中，所述干燥时间可采用本领域技术人员所掌握的常规方法，只要能去除样品水分即可，如放入真空烘箱40℃干燥24小时。
29、在本发明中，在戊二醛/乙醇溶液处理后的埃洛石/壳聚糖复合气凝胶表面以真空浸渍法沉积聚吡咯，由于氯化铁和吡咯的吸附沉积都在真空条件下进行，可以在埃洛石/壳聚糖复合气凝胶表面获得均匀的聚吡咯导电涂层，提高材料的性能。所制备的复合材料中，埃洛石/壳聚糖复合气凝胶作为多孔骨架，聚吡咯作为导电来源，帮助产生强烈的多次反射效应和微波吸收效应，从而得到更大的导电性和更好的电磁屏蔽性能。
30、本发明的另一目的在于提供上述任意一项所述方法制备得到的埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料。本发明方案所提供的复合材料是以埃洛石和壳聚糖作为气凝胶的骨架，将氯化铁通过真空吸附的方式附着在气凝胶的片层表面，与吡咯吸附后在表面形成聚吡咯涂层，从而得到埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料。
31、在一优选的实施方式中，所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的压缩强度可以达到3mpa，电导率可以达到6.062×10-5s/m。
32、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
33、1)本发明所提供的技术方案是以埃洛石和壳聚糖作为气凝胶的骨架，将氯化铁通过真空吸附的方式附着在气凝胶的片层表面，与吡咯吸附后在表面形成聚吡咯涂层，从而得到埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料。
34、2)本发明在制备过程中，可通过调节氯化铁的浓度，来调控气凝胶中片层表面聚吡咯的量，实现埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的电磁屏蔽性能的控制。
35、3)本发明制备条件简单，操作简洁，成本低廉，尤其适合大规模工业化生产。
1.一种埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，
2.如权利要求1所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：
3.如权利要求2所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述壳聚糖粉末、乙酸溶液和埃洛石粉末的质量体积比为：(0.18～2.0)g:15ml:(0.01～1.0)g。
4.如权利要求2所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述每个模具中混合溶液体积为6～10ml。
5.如权利要求2所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所用复合气凝胶与4％的戊二醛/乙醇溶液的质量体积比为：(0.8～1.5)g:(20～80)ml。
6.如权利要求2所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述氯化铁溶液的物质的量浓度为0.01～3mol/l。
7.如权利要求2所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所用复合气凝胶与氯化铁溶液的质量体积比为：(0.8～1.5)g:(20～80)ml。
8.如权利要求2所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所用复合气凝胶与吡咯单体的质量体积比为：(0.8～1.5)g:(20～80)ml。
9.如权利要求2所述埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5)中，在所述0℃吡咯单体中浸泡反应时间为6～8天。
10.如权利要求1-9任意一项所述方法制备得到的埃洛石/壳聚糖/聚吡咯复合材料。
