【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于共形电磁屏蔽制件及直接墨水书写(direct ink writing，diw)3d打印，涉及一种高碳基填料负载的轻质化共形电磁屏蔽件及其3d打印方法，具体涉及一种直接墨水书写3d打印墨水及其配套打印方法，并提供一种利用上述打印墨水及其配套打印方法制备所得轻质化共形电磁屏蔽制件。
技术介绍
1、随着先进通信、电子技术的迅猛发展，各类智能化电子设备和天线的数量日益增加，这些设备和天线在运行过程中频繁地使用高频电磁波并产生各种电磁辐射，出现了严重的信号干扰、信息泄露和电磁污染等问题，给电磁干扰(emi)和电磁兼容(emc)带来了巨大挑战，不仅影响了电子设备的安全可靠性，还对人体健康造成了潜在威胁。因此，开发高性能的电磁屏蔽材料，满足不同频段、不同场景下的电磁屏蔽需求，是提高电子设备安全可靠性和保障人体健康的重要手段。
2、在电子设备日渐小型化和集成化的大趋势下，电子设备内部的电路元件和电路变得愈发密集，而传统的屏蔽罩等覆盖式的屏蔽结构却还需要额外占据宝贵的设备内部空间，使得集成难度进一步上升，这与先进的电子设备设计制造理念相悖。共形电磁屏蔽是一种新型的电磁屏蔽技术，它使用了不同于传统的金属屏蔽罩覆盖电子元件的手段，而是将屏蔽层和封装完全结合在一起形成共形电磁屏蔽件，其自身就具有屏蔽电磁干扰的能力。共形电磁屏蔽件可以针对不同的形状和大小的设备需求进行定制化设计，因而可以更好的适应各种不同的电子设备环境。共形电磁屏蔽在无需外加屏蔽罩，也不用占据额外的空间的同时，更加高效的屏蔽电磁干扰，继而提高电子设备的电磁兼容性
3、然而，使用传统的加工成型方式制造定制化的共形电磁屏蔽件，往往会伴随着大量的电镀、喷涂和溅射等工艺。电镀液的毒性强并且电镀过程耗能高，喷涂工艺则可能会受到涂层均匀性、涂层厚度控制、以及涂层附着力等问题的影响，溅射工艺则存在溅射速度慢、靶材利用率低、成本较高等缺陷。因此，采用传统的制造工艺进行定制化的制造过程复杂且成本高、周期长，难以满足制造共形电磁屏蔽件所需要的元件多样化的形态结构和高速更迭的需求。而3d打印通过逐层堆叠的方式构建任意定制的几何形状，可以快速、高效地实现复杂结构一体化定制，具有打印模型更迭成本低、精度高、周期短、增材制造节省材料等优点，展现出了独树一帜的加工优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决上述
技术介绍
中的问题，提供一种高碳基填料负载的轻质化共形电磁屏蔽件及其3d打印方法，第一专利技术目的是提供了一种高碳基填料负载的3d打印墨水，该打印墨水具有高碳基填料负载的特性；第二专利技术目的是基于上述3d打印墨水利用直接墨水书写3d打印技术进行配套打印实现高性能轻质碳基共形电磁屏蔽件的3d打印制备；第三专利技术目的是还通过对共形电磁屏蔽制件的结构设计，提供了一种比电磁屏蔽效能大幅超越现有技术的轻质化共形电磁屏蔽制件。
2、为实现上述目的，本专利技术是采用由以下技术措施构成的技术方案来实现的。
3、在一方面，本专利技术提供了一种高碳基填料负载的3d打印墨水，按质量份数计为以下组分：
4、碳基功能填料 80～90份，
5、黏度调节剂 20～25份，
6、水 300～550份。
7、在本文中，所述碳基功能填料为本领域电磁屏蔽常规所使用的碳基功能填料，例如选择包括碳纳米管、石墨烯或石墨粉，以及现有技术中所记载的能够起到碳纳米管、石墨烯或石墨粉等同或类似电磁屏蔽功效的碳基填料。通常来说，上述碳基功能填料为通过市售获得或者参照现有技术文献自制获得。
8、在其中一种技术方案中，所述碳基功能填料为碳纳米管、石墨烯或石墨粉；进一步地，为了提高电磁屏蔽性能构建多维杂化导电网络，所述碳基功能填料为碳纳米管、石墨烯和石墨粉其中任意两种或两种以上混合构成；进一步优选的，所述碳基功能填料的粒径规格为纳米级。
9、在本文中，基于该3d打印墨水为水相的特性，所述黏度调节剂宜为亲水性的黏度调节剂，通过添加该黏度调节剂以增加3d打印墨水的黏度，赋予打印墨水基于直接墨水书写3d打印技术所需的流变性能，通常可选择现有技术中所记载的直接墨水书写3d打印技术所常规使用的黏度调节剂。
10、在其中一种技术方案中，所述黏度调节剂选择包括黄原胶、瓜尔胶、羧基化纳米纤维素、海藻酸钠其中任意一种或多种。
11、在其中一种技术方案中，根据所述碳基功能填料具体选择，为了提高碳基功能填料的分散性，所述高碳基填料负载的3d打印墨水中还包括分散剂。所述分散剂的选择及添加比例可按照水相中碳基功能填料提高分散性的需求，参照现有技术文献中所记载的技术方式，例如当碳基功能填料选择为碳纳米管时，可添加5～10份分散剂以增强其分散性，所述分散剂选择包括阳离子型的十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、阴离子型的十二烷基苯磺酸钠(sd-bs)、十二烷基硫酸钠(sds)、十二烷基磺酸钠、非离子型的op-10、曲拉通-100、大分子型的阿拉伯树胶(ag)、环糊精、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)其中任意一种或多种。
12、为了更好地说明本专利技术，并提供一种可供参考的技术方案，本专利技术还提供上述高碳基填料负载的3d打印墨水的制备方法作为优选和参考，注意的是，该技术方案的专利技术点主要在于超高碳基填料负载，从而实现高性能碳基共形电磁屏蔽制件的打印制备，其制备方法并非具有唯一性。
13、另一方面，本专利技术提供了一种高碳基填料负载的3d打印墨水的制备方法，主要包括以下步骤：
14、(1)碳基功能填料的分散
15、在常温下，按照质量份数计，将80～90份碳基功能填料与20～25份黏度调节剂添加至超量水中混合，利用超声分散处理，得到悬浊液；
16、(2)打印油墨的制备
17、将步骤(1)所得悬浊液进行浓缩处理，将其中水浓缩至300～550份，即得高碳基填料负载的3d打印墨水。
18、在上述步骤(1)中，所述超量水为满足碳基功能填料充分分散的常规水用量，本领域技术人员可根据碳基功能填料的具体选择参考现有技术文献中的常规水相分散配比。在其中一种技术方案中，步骤(1)中所述超量水为40000～50000份。
19、在其中一种技术方案中，步骤(1)中所述超声分散处理，为了提高分散效果，优选采用超声功率不低于1000w的超声设备进行超声分散处理。
20、在上述步骤(2)中，所述浓缩处理为根据水相溶液常规适配的浓缩处理方式，例如水浴加热、离心浓缩法、凝胶浓缩法。在其中一种技术方案中，步骤(2)中所述浓缩处理，具体是将步骤(1)所得悬浊液置于80～90℃的水浴加热中并伴随搅拌。
21、需要说明的是，随着步骤(2)中浓缩处理的进行，悬浊液的黏度将会逐渐上升，转变成具有一定黏度的3d打印墨水，并可通过浓缩后水的质量份大小对该黏度进行调整。通常来说，采用直接墨水书写3d打印技术的3d打印设备其所适配的墨水黏度为一个范围值，本专利技术所提供的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高碳基填料负载的3D打印墨水，其特征在于按质量份数计为以下组分：
2.根据权利要求1所述3D打印墨水，其特征在于：所述碳基功能填料为碳纳米管、石墨烯和石墨粉其中任意两种或两种以上混合构成。
3.根据权利要求1所述3D打印墨水，其特征在于：所述黏度调节剂选择包括黄原胶、瓜尔胶、羧基化纳米纤维素、海藻酸钠其中任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述3D打印墨水，其特征在于：还包括5～10份分散剂；所述分散剂选择包括阳离子型的十六烷基三甲基溴化铵、阴离子型的十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、非离子型的OP-10、曲拉通-100、大分子型的阿拉伯树胶、环糊精、聚乙烯吡咯烷酮其中任意一种或多种。
5.一种高碳基填料负载的3D打印墨水的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：
6.一种高碳基填料负载的轻质化共形电磁屏蔽制件的3D打印方法，其特征在于主要包括以下步骤：
7.权利要求6所述高碳基填料负载的轻质化共形电磁屏蔽制件的3D打印方法制备得到的轻质化共形电磁屏蔽制件。
8.根据权利要求
9.根据权利要求8所述轻质化共形电磁屏蔽制件，其特征在于：所述中间层结构为三层或三层以上时，中间层结构中相邻奇数层中平行的固化丝条彼此错开，以使得相邻奇数层的固化丝条于层面的投影上完全填充；
10.权利要求7～9任一项所述轻质化共形电磁屏蔽制件应用于通信设备技术领域。
...【技术特征摘要】
1.一种高碳基填料负载的3d打印墨水，其特征在于按质量份数计为以下组分：
2.根据权利要求1所述3d打印墨水，其特征在于：所述碳基功能填料为碳纳米管、石墨烯和石墨粉其中任意两种或两种以上混合构成。
3.根据权利要求1所述3d打印墨水，其特征在于：所述黏度调节剂选择包括黄原胶、瓜尔胶、羧基化纳米纤维素、海藻酸钠其中任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述3d打印墨水，其特征在于：还包括5～10份分散剂；所述分散剂选择包括阳离子型的十六烷基三甲基溴化铵、阴离子型的十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、非离子型的op-10、曲拉通-100、大分子型的阿拉伯树胶、环糊精、聚乙烯吡咯烷酮其中任意一种或多种。
5.一种高碳基填料负载的3d打印墨水的制备方法，其特征在于主...
【专利技术属性】
技术研发人员：石绍宏，程芳超，蒋宇衡，苟韵，许叶，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。