一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合电磁屏蔽材料的制备方法，具体包括如下步骤：S1、称取非晶丝后，将非晶丝清洗并烘干，再与粘结剂和去离子水混合配制成非晶丝悬浮液；S2、称取氧化石墨烯粉末，并加入到去离子水中进行超声处理得到氧化石墨烯溶液；S3、将步骤S1得到的非晶丝悬浮液经过真空抽滤得到非晶丝基材，然后通过真空抽滤将步骤S2得到的氧化石墨烯溶液沉积到非晶丝基材上，得到复合电磁屏蔽材料半成品；S4、将步骤S3得到的复合电磁屏蔽材料半成品干燥后进行水合肼蒸汽还原，反应结束后将产物经过清洗并干燥后得到复合电磁屏蔽材料，采用本发明专利技术制得的复合电磁屏蔽材料，具有较高的电磁屏蔽效能，在8～12GHz的电磁屏蔽效能大于30dB。在8～12GHz的电磁屏蔽效能大于30dB。在8～12GHz的电磁屏蔽效能大于30dB。

【技术实现步骤摘要】
一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电磁波屏蔽材料制备
，具体涉及一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着5G时代的到来，电子器件和通讯设备在我们的生活中占据了愈发重要的地位，一方面给生活带来了便利，另一方面也导致了日益严重的电磁辐射问题。使用电磁屏蔽材料是解决电磁辐射问题的重要手段之一。
[0003]金属材料作为应用最久、最广泛的一类电磁屏蔽材料，具有稳定性强、机械性高以及屏蔽效能优异的特点。5G时代的来临要求屏蔽材料实现小型化、轻薄化、宽频化以及高频化，而传统金属材料密度大、质量大以及屏蔽频段窄的缺点限制了其应用，因此探索实现金属屏蔽材料“薄、轻、宽、强”的方法非常重要。相比于传统的金属材料，新型的非晶类金属材料具有较高的机械强度和磁导率，在电磁屏蔽材料领域得到了快速发展。
[0004]非晶材料的电磁屏蔽形式主要有非晶带材、非晶粉末和非晶丝等。非晶带材具有韧性较好，成本较低等优势，但磁致伸缩较大，在施工时引入的应力会恶化磁性能，且难以对异形器件进行屏蔽。非晶粉末常与树脂、铁磁材料等复合制成屏蔽涂层，但在实际生产和应用中还存在着屏蔽性能不足、频带窄、制备困难等诸多关键问题需要解决。公开号CN1412254A的中国专利技术专利申请公开了一种低频电磁波屏蔽复合涂料及其制备方法。该复合涂料是由磁性粉、磁性纤维和非晶磁性粉混合树脂而成，在低频下达到14～15dB的屏蔽效能，屏蔽效能并不理想。非晶丝相较于非晶带材和非晶粉末具有尺寸小、易加工复合以及易编织、柔韧性好等优势，但也具有结构单一、编织时容易透波等不足。此外，单一组分的非晶丝由于屏蔽效能低，往往不能满足实际使用需求。石墨烯是一种二维纳米材料，具有较轻的质量、良好的导电性、超高的比表面积以及卓越的电荷载流子迁移率，被认为是一种颇具发展前景的屏蔽材料。目前最具有成本效益和大规模生产石墨烯基材料的方法是将氧化石墨烯进行还原。将非晶丝和还原氧化石墨烯复合，得到一种新的复合材料，能够发挥介电损耗和磁损耗的协同作用，提高复合材料的屏蔽性能。
[0005]目前制备石墨烯与纤维复合材料的方法，通常是在纤维表面浸渍或旋涂石墨烯溶液。例如，公开号CN106893550A的中国专利技术专利申请公开了一种柔性的石墨烯/透波纤维复合吸波材料的制备方法。该方法在透波纤维表面均匀涂覆了一层氧化石墨烯，然后通过热处理使氧化石墨烯得到还原。但是，这种方法制备得到的石墨烯涂层厚度通常在0.1～5μm，石墨烯含量较少，不能很好地发挥其介电损耗作用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种复合电磁屏蔽材料及其制备方法，制备还原氧化石墨烯与非晶丝复合材料的工艺简单，且制得的复合电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能优异。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种复合电磁屏蔽材料的制备方法，
所述制备方法具体包括如下步骤：
[0008]S1、称取非晶丝后，将非晶丝清洗并烘干，再与粘结剂和去离子水混合配制成非晶丝悬浮液；
[0009]S2、称取氧化石墨烯粉末，并加入到去离子水中进行超声处理得到氧化石墨烯溶液；
[0010]S3、将步骤S1得到的非晶丝悬浮液经过真空抽滤得到非晶丝基材，然后通过真空抽滤将步骤S2得到的氧化石墨烯溶液沉积到非晶丝基材上，得到复合电磁屏蔽材料半成品；
[0011]S4、将步骤S3得到的复合电磁屏蔽材料半成品干燥后进行水合肼蒸汽还原，反应结束后将产物经过清洗并干燥后得到复合电磁屏蔽材料。
[0012]本专利技术采用氧化石墨烯粉末和非晶丝制备得到复合电磁屏蔽材料，其中还原氧化石墨烯和非晶丝的异质界面处的电子由于所处材料功函数之间的差异，极易在异质界面处形成电磁损耗的界面极化损耗中心，这极大促进了入射电磁波的消耗，还原氧化石墨烯中存在大量缺陷会导致偶极子极化，并且多孔结构增加了多散射反射，同时，还原氧化石墨烯/非晶丝导电网络中电子跃迁能够引起传导损耗，此外，非晶丝提供磁性损耗同样有助于衰减电磁波。
[0013]作为优选，所述氧化石墨烯粉末和所述非晶丝的质量比为1:(0.5
‑
4)。本专利技术选择上述范围的氧化石墨烯粉末和非晶丝，能达到优异的效果，当质量比超过1:4时，氧化石墨烯不能完全覆盖非晶丝，成膜质量不佳。
[0014]作为优选，非晶丝依次经过乙醇和去离子水清洗。本专利技术将非晶丝经过乙醇和去离子水清洗，能清洗干净非晶丝表面的附着物等其他物质，从而避免非晶丝上的残留物影响制得的复合电磁屏蔽材料的性能。
[0015]作为优选，所述粘结剂为聚乙烯醇或聚丙烯酰胺，且非晶丝：粘结剂：去离子水的质量比为1:1:5000。在本专利技术制备复合电磁屏蔽材料过程中，当粘结剂浓度太高会影响抽滤效率，同时也可能影响薄膜整体的电导率，当设置在上述范围内时，能保证真空抽滤效果和制得薄膜得到电导率。
[0016]作为优选，超声处理的条件如下：温度为0℃，频率为70kHz，时间为0.5
‑
1h。本专利技术在0℃条件下进行超声处理，低温能减少连续超声产热导致的氧化石墨烯团聚，较高的频率不仅能缩短超声时间，还能起到更好的分散作用。
[0017]作为优选，氧化石墨烯溶液的浓度为2
‑
3mg/ml。本专利技术采用上述浓度范围的氧化石墨烯溶液，经过证实，在此浓度下的氧化石墨烯溶液分散良好，有利于抽滤成膜。
[0018]作为优选，真空抽滤采用的滤膜为水系滤膜且孔径为0.22μm。本专利技术通过采用较小的孔径，能避免薄膜塌陷，有利于薄膜紧密结合和更好的平整性。
[0019]作为优选，水合肼蒸汽还原的条件如下：水合肼的体积为1.5
‑
3ml，还原温度为90
‑
100℃，还原时间为3
‑
10h。在本专利技术制备复合电磁屏蔽材料过程中，采用上述体积的水合肼，加入稍过量的水合肼以确保氧化石墨烯充分还原；而水合肼受热挥发，高温下反应剧烈能加快反应进程，但超过100℃时存在一定的安全隐患，因此本专利技术还原温度为90
‑
100℃，在3
‑
10h内能使还原反应完全。
[0020]作为优选，水合肼蒸汽还原反应的产物依次经过去离子水和乙醇清洗，且清洗的
次数为3次。
[0021]一种复合电磁屏蔽材料，采用上述制备方法制得，所述复合电磁屏蔽材料的频率范围为8
‑
12GHz，所述复合电磁屏蔽材料的电磁屏蔽效能＞30dB。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0023]1、本专利技术制备还原氧化石墨烯与非晶丝复合材料的工艺简单，不需要复杂的硬件设备，易于实现批量化生产；
[0024]2、本专利技术所制备的复合电磁屏蔽材料具有较高的电磁屏蔽效能，在8～12GHz的电磁屏蔽效能大于30dB；
[0025]3、本专利技术通过非晶丝与还原氧化石墨烯的结合成功地克服了单纯非晶丝作为电磁屏蔽材料的缺陷，同时通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：S1、称取非晶丝后，将非晶丝清洗并烘干，再与粘结剂和去离子水混合配制成非晶丝悬浮液；S2、称取氧化石墨烯粉末，并加入到去离子水中进行超声处理得到氧化石墨烯溶液；S3、将步骤S1得到的非晶丝悬浮液经过真空抽滤得到非晶丝基材，然后通过真空抽滤将步骤S2得到的氧化石墨烯溶液沉积到非晶丝基材上，得到复合电磁屏蔽材料半成品；S4、将步骤S3得到的复合电磁屏蔽材料半成品干燥后进行水合肼蒸汽还原，反应结束后将产物经过清洗并干燥后得到复合电磁屏蔽材料。2.如权利要求1所述的复合电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯粉末和所述非晶丝的质量比为1:(0.5
‑
4)。3.如权利要求1所述的复合电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，非晶丝依次经过乙醇和去离子水清洗。4.如权利要求1所述的复合电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述粘结剂为聚乙烯醇或聚丙烯酰胺，且非晶丝：粘结剂：去离子水的质量比为1:1:5000。5.如权利要求1所述的复合电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎嘉威，周佳，贺爱娜，董亚强，满其奎，沈保根，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：