一种透明柔性可拉伸的电磁屏蔽薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种透明柔性可拉伸的电磁屏蔽薄膜及其制备方法。所述电磁屏蔽薄膜包括：透明柔性可拉伸衬底；网格状金属屏蔽层；透明柔性可拉伸封装层。网格状金属屏蔽层在透明柔性可拉伸衬底与透明柔性可拉伸封装层之间。所述网格状金属屏蔽层采用胶体刻蚀法与金属沉积法结合制得，其主要步骤为：1)在透明柔性可拉伸衬底上紧密排列单层胶体颗粒；2)将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状；3)在非紧密排列单层胶体颗粒的透明柔性可拉伸衬底上沉积纳米金属层；4)将胶体颗粒去除，便得到沉积在透明柔性可拉伸衬底上的网格状金属屏蔽层。本发明专利技术所制备的柔性可拉伸电磁屏蔽薄膜结构简单、制作简便，具有良好的可拉伸性及电磁屏蔽性能。

A transparent flexible stretchable electromagnetic shielding film and its preparation method

The invention discloses a transparent flexible stretchable electromagnetic shielding film and a preparation method thereof. The electromagnetic shielding film comprises a transparent flexible stretchable substrate, a mesh metal shielding layer and a transparent flexible stretchable packaging layer. The lattice metal shielding layer is between the transparent flexible stretchable substrate and the transparent flexible stretchable packaging layer. The mesh metal shielding layer is prepared by colloidal etching method combined with metal deposition method. The main steps are as follows: 1) tightly arranging single colloidal particles on transparent flexible stretchable substrates; 2) etching tightly arranged single colloidal particles into non-tightly arranged ones; 3) transparent flexible pullable non-tightly arranged single colloidal particles. The nano-metal layer is deposited on the stretchable substrate. 4) By removing colloidal particles, a grid-like metal shield layer is obtained on the transparent flexible stretchable substrate. The flexible stretchable electromagnetic shielding film prepared by the invention has simple structure, simple fabrication, good stretchability and electromagnetic shielding performance.

【技术实现步骤摘要】
一种透明柔性可拉伸的电磁屏蔽薄膜及其制备方法
本专利技术涉及一种电磁屏蔽材料，尤其是透明柔性可拉伸的电磁屏蔽薄膜及其制备方法。
技术介绍
随着电子产业的迅猛发展和电子设备的广泛应用，电子器件辐射的电磁波不仅可能导致电子器件非正常工作，也影响到人们的健康生活，甚至会破坏军事设备的敏感器件，使无线电通讯指挥系统、武器作战平台等受到损坏。电磁屏蔽材料是一种防护电磁辐射污染的有效手段，近年来受到广泛关注和应用。在不同的应用领域，对电磁屏蔽的效能提出了不同的要求。而在一些特殊用途，对电磁屏蔽材料的透明性及柔性等有相应的特殊要求。比如对光学窗口等透明光学器件，其电磁屏蔽材料除了满足电磁屏蔽效能外，还要求具备良好的光学透明性。为了制备透明电磁屏蔽材料，中国专利技术专利CN104661502A采用金属丝网与PET膜复合制作了透光率50％、电磁屏蔽效能25-46dB的透明电磁屏蔽膜，其丝网的平均直径为35μm、间距为300μm。由于金属丝网的线宽较粗，所以难以制备高透光率的电磁屏蔽膜。中国专利技术专利CN102063951B提出了一种基于纳米压印和纳米涂布方法实现的透明导电膜，通过纳米压印形成沟槽，在沟槽中填充纳米导电材料，再烧结形成高性能导电膜，可用于制作电磁屏蔽薄膜。在纳米导电材料烧结过程中，有机溶剂挥发，使导电材料中的金属颗粒聚集形成导电网栅结构。该方案中导电材料为低温烧结，金属颗粒间接触电阻较大，使网栅结构导电性受到影响，从而影响该方案制作薄膜的电磁屏蔽性能。专利技术专利CN106061218A公开了一种基于光刻技术、电沉积工艺与压印工艺的透明电磁屏蔽膜制作方法，具有高透明度、耐温性好的优点，并可实现柔性弯曲及复杂结构表面贴合的要求。但是，光刻工艺往往需要复杂的制程工艺与昂贵设备支撑，生产成本较高，不适合规模生产对低成本的要求。此外，上述透明电磁屏蔽膜大部分以聚酯(PET)或聚酰亚胺(PI)材料为衬底，往往仅具备可挠的柔性，而不具备可拉伸性，这对于柔性可穿戴电子的应用具有较大的局限性。
技术实现思路
有鉴于此，为了克服上述缺陷和问题，本专利技术提供一种成本低廉、结构简单、制作方便的可拉伸柔性透明电磁屏蔽薄膜与制备方法。本专利技术首先制备透明的弹性衬底，再在其表面自组装胶体颗粒，通过刻蚀与磁控溅射技术制备金属层，去除胶体颗粒后，便得到网格状的金属层，在此基础上制备透明弹性体封装层，通过衬底层与封装层的无界面牢固粘结，进一步实现网格金属层在弯曲、拉伸等机械变形过程中的结构与性能稳定。本专利技术的具体方案如下：本专利技术提供的可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，其包括透明柔性可拉伸衬底层；孔洞网格状金属屏蔽层以及透明柔性可拉伸封装层；所述网格状金属屏蔽层在透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层之间。在本专利技术的技术方案中，所述透明柔性可拉伸衬底层或透明柔性可拉伸封装层为硅胶、热塑性聚氨酯、聚烯烃弹性体透明弹性体中的一种或多种材料制成。在本专利技术的技术方案中，所述的硅胶选自聚二甲基硅氧烷、聚二甲基二苯基硅氧烷、聚乙烯基三异丙氧基硅烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷等中的一种或多种。在本专利技术的技术方案中，所述透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层采用的材料为相同材料或不同材料。在本专利技术的技术方案中，所述透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层采用的材料为相同材料，且述透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层采用的材料为相互融合，无明显界面。在本专利技术的技术方案中，所述网格状金属屏蔽层为金、银、铜、镍、铝、铁、碳中的一种或多种磁屏蔽材料制成，呈孔洞网格状。在本专利技术的技术方案中，所述孔洞网格状金属屏蔽层通过物理气相沉积、化学气相沉积方法将金、银、铜、镍、铝、铁、碳中的一种或多种磁屏蔽材料沉积在透明柔性可拉伸衬底层中。在本专利技术的技术方案中，网格状金属屏蔽层的网格线宽度最低值为10nm-100μm，优选为100nm-10μm。在本专利技术的技术方案中，网格状金属屏蔽层的网格线空隙最高值为100nm-100μm，优选为500nm-50μm。在本专利技术的技术方案中，可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜的透光率在50％以上，优选为60％以上或70％以上。在本专利技术的技术方案中，可拉伸柔性透明电磁屏蔽效能为30dB以上，优选为35dB以上，或50dB以上。在本专利技术的技术方案中，所述孔洞网格状金属屏蔽层通过以下方法制备：ⅰ)在透明柔性可拉伸衬底上紧密排列单层胶体颗粒通过自组装方法在透明柔性可拉伸衬底层上沉积紧密排列的单层胶体颗粒；ⅱ)将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状通过刻蚀方法将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状；ⅲ)在非紧密排列单层胶体颗粒的透明柔性可拉伸衬底上沉积纳米金属层通过物理气相沉积、化学气相沉积方法将金、银、铜、镍、铝、铁、碳等磁屏蔽材料溅射在将非紧密排列的单层胶体颗粒及透明柔性可拉伸衬底上；ⅳ)去除胶体颗粒采用溶剂溶解、刻蚀方法去除胶体颗粒，便得到沉积在透明柔性可拉伸衬底层上的网格状金属屏蔽层。所述胶体颗粒的直径高于网格状金属屏蔽层网格线空隙最高值。步骤ii)中非紧密排列状胶体颗粒的间距高于或等于网格状金属屏蔽层的网格线宽度最低值。在本专利技术的技术方案中，刻蚀方法包括等离子体刻蚀、反应离子刻蚀方法。在本专利技术的技术方案中，采用的胶体颗粒选自聚苯乙烯微球、二氧化硅微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚丙烯酸微球、聚酚醛树脂微球、聚脲醛树脂微球、聚甲基丙烯酸环氧丙酯微球。在本专利技术的技术方案中，采用的胶体颗粒选自10nm-100μm，优选为100nm-50μm。在本专利技术的技术方案中，透明柔性可拉伸衬底层的厚度为20-500μm。在本专利技术的技术方案中，透明柔性可拉伸封装层的厚度为20-500μm。另外，本专利技术还提供了一种可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜的制备方法，包括下述步骤：(1)制备透明柔性可拉伸衬底(2)制备网格状金属屏蔽层ⅰ)在透明柔性可拉伸衬底上紧密排列单层胶体颗粒通过自组装方法在透明柔性可拉伸衬底上沉积紧密排列的单层胶体颗粒；ⅱ)将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状通过刻蚀方法将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状；ⅲ)在非紧密排列单层胶体颗粒的透明柔性可拉伸衬底上沉积纳米金属层通过物理气相沉积、化学气相沉积方法将磁屏蔽材料溅射在将非紧密排列的单层胶体颗粒及透明柔性可拉伸衬底层上；ⅳ)去除胶体颗粒采用溶剂溶解、刻蚀方法去除胶体颗粒，得到沉积在透明柔性可拉伸衬底上的网格状金属屏蔽层。(3)制备透明柔性可拉伸封装层在网格状金属屏蔽层上旋涂或浇注硅胶溶液、热塑性聚氨酯溶液、聚烯烃弹性体溶液等，固化成型后形成透明柔性可拉伸封装层。具体地，制备方法包括以下步骤：(1)制备透明柔性可拉伸衬底以硅胶预聚物及其固化剂混合，通过浇注、旋涂等工艺经热固化处理得到透明柔性可拉伸的硅胶衬底；或以透明的热塑性聚氨酯、聚烯烃弹性体为原料，采用溶剂溶解配成溶液后，通过注塑、吹塑、挤出、旋涂等工艺经热固化处理得到透明柔性可拉伸的聚氨酯或聚烯烃衬底。(2)制备网格状金属屏蔽层ⅰ)在透明柔性可拉伸衬底上紧密排列单层胶体颗粒通过自组装方法在透明柔性可拉伸衬底上沉积紧密排列的单层胶体颗粒；ⅱ)将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状通过等离子体刻蚀、反应离子刻蚀等方法将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，其包括透明柔性可拉伸衬底层；孔洞网格状金属屏蔽层以及透明柔性可拉伸封装层；所述网格状金属屏蔽层在透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层之间。

【技术特征摘要】
1.可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，其包括透明柔性可拉伸衬底层；孔洞网格状金属屏蔽层以及透明柔性可拉伸封装层；所述网格状金属屏蔽层在透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层之间。2.根据权利要求1所述的可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，所述孔洞网格状金属屏蔽层通过沉积方法将金、银、铜、镍、铝、铁、碳中的一种或多种磁屏蔽材料沉积在透明柔性可拉伸衬底层中而制成。3.根据权利要求1或2所述的可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，所述孔洞网格状金属屏蔽层通过以下方法制备：ⅰ)在透明柔性可拉伸衬底上紧密排列单层胶体颗粒；ⅱ)将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状；ⅲ)在非紧密排列单层胶体颗粒的透明柔性可拉伸衬底上沉积纳米金属层；ⅳ)去除胶体颗粒。4.根据权利要求1或2所述的可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，所述孔洞网格状金属屏蔽层通过以下方法制备：ⅰ)在透明柔性可拉伸衬底上紧密排列单层胶体颗粒通过自组装方法在透明柔性可拉伸衬底层上沉积紧密排列的单层胶体颗粒；ⅱ)将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状通过刻蚀方法将紧密排列单层胶体颗粒刻蚀为非紧密排列状；ⅲ)在非紧密排列单层胶体颗粒的透明柔性可拉伸衬底上沉积纳米金属层通过物理气相沉积、化学气相沉积方法将金、银、铜、镍、铝、铁、碳等磁屏蔽材料溅射在将非紧密排列的单层胶体颗粒及透明柔性可拉伸衬底上；ⅳ)去除胶体颗粒采用溶剂溶解、刻蚀方法去除胶体颗粒，便得到沉积在透明柔性可拉伸衬底层上的网格状金属屏蔽层。5.根据权利要求1-3任一项所述的可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，所述透明柔性可拉伸衬底层或透明柔性可拉伸封装层为硅胶、热塑性聚氨酯、聚烯烃弹性体透明弹性体中的一种或多种材料制成。6.根据权利要求5所述的可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，所述的硅胶选自聚二甲基硅氧烷、聚二甲基二苯基硅氧烷、聚乙烯基三异丙氧基硅烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷等中的一种或多种。7.根据权利要求1-6任一项所述的可拉伸柔性透明电磁屏蔽膜，所述透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层采用的材料为相同材料；优选地，所述透明柔性可拉伸衬底层与透明柔性可拉伸封装层采用的材料为相互融合，无明显界面。8.根据权利要求3所述的可拉伸柔性透明电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡友根，赵涛，张馨予，梁先文，朱朋莉，孙蓉，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44