在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料制造技术

本发明专利技术公开了一种在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料及其制备方法，涉及电磁屏蔽材料技术领域，先通过高能束辐照含碳基底原位制备三维多孔石墨烯，再在三维多孔石墨烯的表面复合一定厚度的高电导率材料，即可得到石墨烯电磁屏蔽材料；本发明专利技术提供的石墨烯制备方法可以批量获得高品质三维多孔石墨烯，得到的石墨烯电磁屏蔽材料可以实现宽电磁波段范围内电磁波的屏蔽且具有很高的吸收损耗性能。的吸收损耗性能。的吸收损耗性能。

【技术实现步骤摘要】
在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料

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[0001]本专利技术涉及电磁屏蔽材料
，具体涉及一种在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料及其制备方法。

技术介绍
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[0002]随着通讯设备的不断发展，无线电信号之间会相互干扰，降低了信号发射设备的准确性和安全性，特别针对无线设备研发的电磁波武器，会导致设备的损伤甚至瘫痪。为了保护电子系统，必须切断外部有害的电磁波。电磁屏蔽的机理是指电磁波入射到物体表面时被表层屏蔽材料反射或吸收，从而不影响内部电子器械的正常工作。其中，反射损耗是由于电磁波在两种介质的分界面上遇到阻抗变化而产生的，反射损耗的大小与两种介质的阻抗不匹配度有关；而吸收损耗是导电材料的表面自由电子在交变磁场的作用下形成感应涡电流，涡电流受到有限电导率限制，将电磁能转变为热能，吸收损耗大小与屏蔽层的厚度、电导率和磁导率有关。随着电磁屏蔽材料的不断发展，人们发现高反射损耗的材料会反射电磁波导致二次污染，因此需要一种具有高吸收损耗性能的电磁屏蔽材料。
[0003]石墨烯由于其独特的二维结构，同时具有高柔性、高比表面积、丰富的官能团、高载流子浓度、低密度、耐腐蚀等优点，成为一种新型的电磁屏蔽材料。不同于常见的金属电磁屏蔽材料，石墨烯在实际应用场景中表现出更优的阻抗匹配，避免了电磁波的表面反射导致电磁波的二次污染。石墨烯作为一种比较理想的电磁屏蔽材料，可以解决目前军用电磁屏蔽材料中所存在的不足。
[0004]但目前限制石墨烯电磁屏蔽材料在电磁屏蔽领域应用的主要问题如下：一是现有技术制备石墨烯的成本高、产量低、难以规模化；二是传统工艺制备的石墨烯会发生层间堆垛，影响材料的电磁屏蔽性能；三是单纯的石墨烯材料在有限的厚度内难以实现较高的电磁屏蔽性能。

技术实现思路
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[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种石墨烯电磁屏蔽材料及其制备方法，得到的石墨烯电磁屏蔽材料具有宽电磁波段屏蔽、吸收损耗占比高的特点，提高其作为电磁屏蔽材料的使用性能，扩大其在电磁屏蔽领域的应用范围，同时有效降低石墨烯电磁屏蔽材料的制备成本。
[0006]本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料的制备方法，先通过高能束辐照含碳基底原位制备三维多孔石墨烯，再在三维多孔石墨烯的表面复合一定厚度的高电导率材料，即可得到石墨烯电磁屏蔽材料。
[0008]本专利技术石墨烯电磁屏蔽材料的制备原理：通过改变高能束流的条件参数来调控三维多孔石墨烯的层数、生长厚度和孔洞大小，解决电磁波从低电导率介质层(空气、海水、真空环境)入射到高电导率材料表面所产生的阻抗不匹配的问题，实现宽电磁波段高吸收损
耗。
[0009]本专利技术的目的之二是提供一种根据前述的制备方法得到的在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料。
[0010]本专利技术的目的之三是提供前述的在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料在通讯设备、电子产品、网络硬件、医疗器械和航天航空领域等中的应用。包括通讯制品(移动电话)、电脑(笔记本)、便携式电子产品、消费电子、网络硬件(服务器)、医疗仪器、家用电子产品和航天等。
[0011]激光诱导法是一种新型的石墨烯制备方法，不同于传统石墨烯制备工艺，该方法制备的石墨烯具有三维立体的孔洞结构，能够解决石墨烯层间堆垛的问题，同时丰富的孔洞和高比表面积会使得电磁波在石墨烯层内部产生多次反射，有利于石墨烯对电磁波的吸收。其次，激光诱导法可以在多种含碳基底上原位生长高质量的石墨烯，因此原料来源广泛、价格低廉，易实现规模化生产。本专利技术通过将激光诱导法制备的三维多孔石墨烯与金属、合金和磁性材料等复合，可以在宽电磁波段实现更高的电磁屏蔽效果。
[0012]与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0013]1、本专利技术提供的石墨烯制备方法可以批量获得高品质三维多孔石墨烯；
[0014]2、本专利技术提供的石墨烯电磁屏蔽材料可以实现宽电磁波段范围内电磁波的屏蔽；
[0015]3、本专利技术提供的石墨烯电磁屏蔽材料具有很高的吸收损耗性能；
[0016]4、本专利技术提供的石墨烯电磁屏蔽材料制备方法操作简单，原料易得，便于推广应用。
附图说明：
[0017]图1为本专利技术石墨烯电磁屏蔽膜的结构示意图；
[0018]图2为实施例1制备的三维多孔石墨烯的扫描电镜图；
[0019]图3为实施例1制备的三维多孔石墨烯的拉曼光谱；
[0020]图4为实施例1制备的石墨烯电磁屏蔽膜的电磁屏蔽性能曲线。
[0021]图5为实施例3制备的石墨烯电磁屏蔽膜的电磁屏蔽性能曲线。
具体实施方式：
[0022]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本专利技术。
[0023]本专利技术提供了一种在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料的制备方法，先通过高能束辐照含碳基底原位制备三维多孔石墨烯，再在三维多孔石墨烯的表面复合一定厚度的高电导率材料，即可得到石墨烯电磁屏蔽材料。
[0024]本专利技术石墨烯电磁屏蔽材料的制备原理：通过改变高能束流的条件参数来调控三维多孔石墨烯的层数、生长厚度和孔洞大小，解决电磁波从低电导率介质层(空气、海水、真空环境)入射到高电导率材料表面所产生的阻抗不匹配的问题，实现宽电磁波段高吸收损耗。
[0025]优选地，所述含碳基底为均链聚合物、杂链聚合物、天然聚合物、人工合成聚合物、植物根茎叶、动物皮毛中的一种或多种，但不限于此。
[0026]优选地，所述高能束为固态激光束、半导体激光束、光纤激光束、气体激光束、离子束、电子束、中性粒子束、带电粒子束中的一种或多种，但不限于此。
[0027]优选地，所述高能束的条件参数包含功率、脉冲频率、扫描间距和扫速；优选功率为1
‑
100W，脉冲频率1
‑
100KHz，扫描间距1
‑
1000μm，扫速为10～10000mm/min。
[0028]优选地，所述三维多孔石墨烯的层数为单层、少层、多层中的一种或多种。
[0029]优选地，所述三维多孔石墨烯的生长厚度为1nm～10mm。
[0030]优选地，所述三维多孔石墨烯的孔洞大小为1nm～1μm。
[0031]优选地，所述三维多孔石墨烯为单晶多孔石墨烯、多晶多孔石墨烯、n型掺杂多孔石墨烯、P型掺杂多孔石墨烯、多孔氧化石墨烯、多孔石墨烯复合物中的一种或多种，但不限于此。
[0032]优选地，所述复合的方式为热压、冷压、胶合、电镀、喷涂、吸附、沉积中的一种或多种。
[0033]优选地，所述高电导率材料的厚度为1nm～10mm。
[0034]优选地，所述高电导率材料为金属、合金、导电聚合物、离子化合物、导电陶瓷、碳、碳的同素异构体中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在宽电磁波段具有高吸收损耗性能的石墨烯电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：先通过高能束辐照含碳基底原位制备三维多孔石墨烯，再在三维多孔石墨烯的表面复合一定厚度的高电导率材料，即可得到石墨烯电磁屏蔽材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含碳基底为均链聚合物、杂链聚合物、天然聚合物、人工合成聚合物、植物根茎叶、动物皮毛中的一种或多种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高能束为固态激光束、半导体激光束、光纤激光束、气体激光束、离子束、电子束、中性粒子束、带电粒子束中的一种或多种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高能束的条件参数包含功率、脉冲频率、扫描间距和扫速；优选功率为1
‑
100W，脉冲频率1
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100KHz，扫描间距1
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1000μm，扫速为10～10000mm/min。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述三维多孔石墨烯的层数为单层、少层、多层中的一种或多种；优选地，所述三维多孔石墨烯的生长厚度为1nm～10mm；优选地，所述三维多孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振洋，李年，李钊，张淑东，刘翠，
申请(专利权)人：安徽中科瑞尔福科技有限公司，
类型：发明
国别省市：