基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件属于光学透明件电磁屏蔽技术领域，该电磁屏蔽器件由依次重叠且平行配置的透明吸收层A、透明介质A、透明反射层、透明介质B和透明吸收层B装配构成，所述的透明吸收层A和B均由1-6层被透明介质分隔的石墨烯薄膜构成，透明反射层由透明导电薄膜构成，包括透明金属化合物薄膜、纳米银线薄膜或金属网栅：该电磁屏蔽器件可同时多次强吸收器件两侧的射频辐射，实现双向强屏蔽和低反射特性；本发明专利技术解决了现有透明电磁屏蔽方法双向低电磁反射、强电磁屏蔽和高透光不能兼顾的问题，具有双向低电磁反射、强电磁屏蔽、高透光性能的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学透明件电磁屏蔽领域，特别涉及一种基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件。
技术介绍
随着广播、电视、无线通讯技术及微波技术的发展，射频设备在人类活动的各个场所大量装备，且频谱范围不断展宽，强度成倍增加，这不仅对电子设备造成干扰，还对人体健康产生威胁。这种看不见摸不着的“电磁污染”直接作用于机器或人体，是危害严重的“隐形杀手”，已成为继大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪声污染之后的第五大污染。电磁屏蔽（包括吸收和反射）是防治电磁污染的主要措施，近年来，电磁屏蔽技术受到人们的广泛关注。其中需要视觉观测场合的电磁屏蔽——即透明电磁屏蔽，一直以来都是难点和热点，其应用涵盖医用电磁隔离室观察窗、通讯设备透明电磁屏蔽元件、航空航天装备光窗、先进光学仪器光窗、保密设施防电磁泄露光窗、液晶显示屏、手机触屏、车载透明天线等。目前，实现透明电磁屏蔽的难点主要在于传统的吸波材料大多不透明或透明性很差，而基于透明导电材料或器件的反射透明屏蔽技术中透明性和导电屏蔽能力互相制约，难以同时实现高透明性和强电磁屏蔽。此外，导电反射透明屏蔽技术将电磁辐射反射回空间，对空间环境造成“二次污染”，不利于电磁污染的彻底防治。在现代技术的很多领域中，碳材料都扮演着非常重要的角色，在碳的众多同素异形体中，石墨烯是一种非常典型的材料，石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料，具有多方面优良的性质，其中一个突出性质是具有优良的透明导电性，也具有一定的微波吸收性能，这使得石墨烯在透明电磁屏蔽领域具有很高的应用价值：1.美国专利US20130068521“Electromagneticshieldingmethodusinggrapheneandelectromagneticshiedlingmaterial”利用化学气相沉积法(CVD)制备的石墨烯加载于金属板、聚合物衬底之上实现电磁屏蔽，与未加载石墨烯的金属板、聚合物衬底相比，加载石墨烯以后，整体结构的电磁屏蔽效率有所提高。2.专利201310232829.X“用于屏蔽电磁辐射的基于石墨烯的结构和方法”描述了一种用于屏蔽频率大于1兆赫兹电磁辐射的电磁屏蔽结构，该结构由一层或多层石墨烯构成，且至少一层石墨烯掺杂有掺杂剂。3.专利201420099425.8“一种基于石墨烯薄膜的透明电磁屏蔽膜”描述了一种在透明基底和石墨烯薄膜之间排布纳米银线的透明电磁屏蔽膜，纳米银线起到电荷桥梁的作用，增加整个电磁屏蔽膜的导电性，提高屏蔽效率。4.美国莱斯大学(RiceUniversity)的JamesM.Tour等人用光刻法制备线条宽度为5μm的金属网栅，并将单层石墨烯转移在其表面，制成了石墨烯金属网栅混合导电膜（JamesM.Tour等，“RationalDesignofHybridGrapheneFilmsforHigh-PerformanceTransparentElectrodes”.ACSNano，2011，5(8)：6472~6479），该混合导电膜可实现90%的透光率和20Ω/sq的方阻。5.韩国科学技术院(KAIST)的SeulKiHong等人报道了单层石墨烯的屏蔽效率为2.27dB（HongSK等，“Electromagneticinterferenceshieldingeffectivenessofmonolayergraphene”.Nanotechnology,2012,23(45)：455704），其中吸收损耗和反射损耗分别为-4.38dB和-13.66dB。6.韩国成均馆大学(SungkyunkwanUniversity)的KimS和韩国三星电机公司(SamsungElectro-Mechanics)的Myeong-GiKim等人采用聚醚酰亚胺/氧化还原法制备的石墨烯(PEI/RGO)层叠结构实现电磁屏蔽（KimS等，“ElectromagneticInterference(EMI)TransparentShieldingofReducedGrapheneOxide(RGO)InterleavedStructureFabricatedbyElectrophoreticDeposition”.ACSappliedmaterials&interfaces,2014,6(20)：17647-17653），双层PEI/RGO和单层PEI/RGO层叠结构的电磁屏蔽效率分别为6.37dB和3.09dB，且吸收损耗占总电磁屏蔽效率的比例分别为96%和92%。上述各方案将石墨烯用于电磁屏蔽，可以实现一定的电磁屏蔽效果。美国专利US20130068521采用石墨烯作为电磁屏蔽装置的核心器件，并通过roll-to-roll的石墨烯转移方法将整片大面积的石墨烯转移到金属、聚合物衬底之上，实现了优良的电磁屏蔽效果，但该电磁屏蔽器件并不具备透明性。专利201310232829.X“用于屏蔽电磁辐射的基于石墨烯的结构和方法”以石墨烯薄膜作为电磁屏蔽结构的主体，并对其中至少一层石墨烯薄膜进行掺杂以提高电磁屏蔽效率，但掺杂会影响整体结构的透光率。专利201420099425.8“一种基于石墨烯薄膜的透明电磁屏蔽膜”利用纳米银线提高石墨烯薄膜的电导率，增加反射损耗实现电磁屏蔽效率的提高，但电磁屏蔽的主要贡献是由反射产生的。上述文献4中将石墨烯薄膜加载于金属网栅之上形成石墨烯和金属网栅紧密贴合结构，该结构提高了金属网栅的导电性能，同时透光率达到91%，但该结构的电磁屏蔽以反射为主。上述文献5中研究结果表明，虽然石墨烯的屏蔽效率随着层数增加而大幅增加，但吸收损耗增加很少，并且每增加一层石墨烯，透光率损失2.3%，使得该结构难以同时实现高透光、低反射和强电磁屏蔽。上述文献6中采用氧化还原法制备的石墨烯薄膜(RGO)与聚醚酰亚胺(PEI)层叠结构实现电磁屏蔽，且屏蔽以吸收损耗为主，但双层PEI/RGO结构的屏蔽效率仅为6.37dB，且透光率仅为62%，难以同时实现强电磁屏蔽和高透光。总之，现有电磁屏蔽技术中，以反射型电磁屏蔽为主的方法易造成二次电磁污染；而具有吸收损耗的电磁屏蔽方法，或者存在透光率不高，或者电磁屏蔽效率不强，难以同时实现高透明性和强电磁屏蔽。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有透明电磁屏蔽技术的不足，特别是针对现有反射透明屏蔽技术中透明性和导电屏蔽能力相互制约，难以兼顾高透光率和强微波屏蔽效率，以及反射电磁信号造成电磁泄露和二次污染的问题，研发一种基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件，达到同时具备双向低电磁反射、强电磁屏蔽和高透光性能的目的。本专利技术的目的是这样实现的：基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件，所述的电磁屏蔽器件由依次重叠且平行配置的透明吸收层A、透明介质A、透明反射层、透明介质B和透明吸收层B装配构成；所述的透明吸收层A和B均由1-6层被透明介质分隔的石墨烯薄膜构成，透明反射层由透明导电薄膜构成，包括透明金属化合物薄膜、纳米银线薄膜或金属网栅。本专利技术产生的良好效果主要集中于实现同时具备双向低电磁反射、强电磁屏蔽和高透光性能，具体如下：利用石墨烯的微波本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件，其特征在于：所述的电磁屏蔽器件由依次重叠且平行配置的透明吸收层A(3)、透明介质A(4)、透明反射层(5)、透明介质B(6)和透明吸收层B(7)装配构成；所述的透明吸收层A(3)和B(7)均由1‑6层被透明介质分隔的石墨烯薄膜构成，透明反射层(5)由透明导电薄膜构成，包括透明金属化合物薄膜、纳米银线薄膜或金属网栅。
【技术特征摘要】
1.基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件，其特征在于：所述的电磁屏蔽器件由依次重叠且平行配置的透明吸收层A(3)、透明介质A(4)、透明反射层(5)、透明介质B(6)和透明吸收层B(7)装配构成；所述的透明吸收层A(3)和B(7)均由1-6层被透明介质分隔的石墨烯薄膜构成，透明反射层(5)由透明导电薄膜构成，包括透明金属化合物薄膜、纳米银线薄膜或金属网栅。2.根据权利要求1所述的基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件，其特征在于：在透明吸收层A(3)外侧部上依次平行配置单层或多层的增透膜A(2)和单层或多层的保护层A(1)；透明吸收层B(7)外侧部上依次平行配置单层或多层的增透膜B(8)和单层或多层的保护层B(9)。3.根据权利要求1所述的基于石墨烯/透明导电薄膜的双向吸波透明电磁屏蔽器件，其特征在于：构成透明吸收层A(3)和B(7)的石墨烯薄膜包含的石墨烯的层数为单层、双层或三层，且各层被透明介质分隔的石墨烯薄膜包含的石墨烯层数可...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭久彬，陆振刚，马栎敏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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