[發(fā)明專利]一種電磁波吸收裝置及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410140960.8
• 申請(qǐng)日: 2014-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN104972710B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周作成;劉付勝聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州馭奇材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B32B9/04
• 分類號(hào): B32B9/04;B32B15/02;B32B27/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁波領(lǐng)域，尤其是涉及一種電磁波吸收裝置及其制備方法。

背景技術(shù)

在高頻化和集成化的電子元器件里，電磁輻射的干擾日趨嚴(yán)重，而科學(xué)地使用吸波材料已成為抑制電磁干擾的有效手段。材料對(duì)電磁波的吸收與材料的電磁參數(shù)有關(guān)，是由介電參數(shù)和磁導(dǎo)率綜合表現(xiàn)來(lái)決定的。這些參數(shù)決定著介質(zhì)材料的電磁能的積蓄和消耗。不同的材料，它們的介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ往往是不同的，且它們的實(shí)部（ε’和μ‘）和虛部（ε‘’和μ‘’）也隨著頻率而變化。在介電常數(shù)和磁導(dǎo)率虛部與其實(shí)部相比很小的時(shí)候，可以忽略不計(jì)虛部，材料只能透過(guò)電磁波，而不能吸收電磁波，這時(shí)可稱之為透波材料。相應(yīng)地，在介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的虛部不能忽略不計(jì)的時(shí)候，材料就具有吸收電磁波的能力，這時(shí)候就是吸波材料。此外，對(duì)于電磁波的吸收還和材料的表面匹配狀況有關(guān)。這就要求電磁波在材料的表面反射越小越好，這樣進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波才有可能被吸收。因此，吸波材料的設(shè)計(jì)可以圍繞兩個(gè)方面去開展：一是材料表面的阻抗匹配情況，二是材料本身的吸波能力。

根據(jù)電磁波理論，當(dāng)電磁波從自由空間入射到另外一種介質(zhì)的時(shí)候，只有自由空間的阻抗和吸波材料的阻抗在盡可能寬的頻率范圍內(nèi)保持近似相等，反射的電磁波才會(huì)減小到最少。材料的阻抗即為磁導(dǎo)率和介電常數(shù)實(shí)部比值的均方根。通常情況下，電磁波是由空氣射入電磁波吸收體，空氣的阻抗為377 Ω，如果電磁波吸收體的阻抗接近空氣的阻抗，大部分電磁波將進(jìn)入該吸收體；如果遠(yuǎn)低于空氣的阻抗，則大部分電磁波被反射回空氣中。

對(duì)于吸收來(lái)說(shuō)關(guān)鍵的因素是提高材料的電磁損耗，使電磁波能量轉(zhuǎn)化成熱能或其它形式的能量，從而電磁波在介質(zhì)中被最大限度的吸收。材料的μ‘‘和ε‘’越大，吸收性能越好。損耗機(jī)制可以分成三類：一是與材料的電導(dǎo)率有關(guān)的電阻型損耗，即電導(dǎo)率越大，載流子引起的宏觀電流（電場(chǎng)引起的電流和磁場(chǎng)變化引起的渦流）越大，有利于電磁能轉(zhuǎn)化成熱能；二是與電極化有關(guān)的介電損耗（反復(fù)極化引起“摩擦”作用），電介質(zhì)極化過(guò)程有電子云位移極化、離子位移極化、極性介質(zhì)電矩轉(zhuǎn)向極化、鐵電體電疇轉(zhuǎn)向極化及疇壁位移、高分子中原子團(tuán)局部電矩轉(zhuǎn)向極化、缺陷偶極子極化等；三是與動(dòng)態(tài)磁化過(guò)程有關(guān)的磁損耗（反復(fù)磁化的“摩擦”作用），其主要來(lái)源是磁滯、磁疇轉(zhuǎn)向、疇壁位移、磁疇自然共振等。目前，鐵氧體，磁性金屬和鐵電材料多用于微波吸收劑，是因?yàn)槠浯艤㈦姕p耗大。炭黑、石墨、非磁性金屬等導(dǎo)電填料添加到其它介質(zhì)中作為吸波材料，實(shí)際上增大了電阻型損耗。設(shè)計(jì)吸波材料時(shí)需考慮以上多種損耗。

在已有的抗電磁干擾技術(shù)中，金屬膜或金屬箔由于導(dǎo)電性能好，電阻損耗大，但更多的電磁波在表面即被反射。對(duì)于已有的磁性金屬顆粒填充聚合物復(fù)合的電磁波吸收體而言，其表面電阻在106 Ω/□以上，材料的電磁波穿透性好，其吸波原理是磁滯損耗，可將電磁能量轉(zhuǎn)換成熱能。但這種復(fù)合電磁波吸收體有在低頻段對(duì)應(yīng)電磁參數(shù)虛部小的特點(diǎn)，因此存在低頻電磁波吸收弱的缺點(diǎn)，對(duì)厚度不超過(guò)0.1 mm的吸收體而言，在1GHz的頻帶中，由于厚度薄導(dǎo)致無(wú)法對(duì)電磁波形成有效的吸收。此外，由電磁能量轉(zhuǎn)換而來(lái)的熱能會(huì)引起電子元器件的高溫，對(duì)于高頻化、集成化和多功能化的智能終端電子消費(fèi)品而言，其自身運(yùn)行溫度已經(jīng)在一個(gè)較高的范圍內(nèi)，新的熱能無(wú)疑引起電子元器件故障率的上升。因此，構(gòu)造一個(gè)能夠在較薄厚度下（不超過(guò)0.1 mm）對(duì)頻率小于1GHz的電磁波有較好吸收效果的吸收體是尤為重要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種電磁波吸收裝置，該電磁波吸收裝置包括設(shè)定表面電阻值的氧化錫膜、磁性金屬顆粒填充聚合物復(fù)合膜、以及天然石墨膜或人工合成石墨膜共三層結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，氧化錫膜在上層，磁性金屬顆粒填充聚合物復(fù)合膜是中間層，底層是石墨膜。

優(yōu)選地，所述的氧化錫膜的表面電阻在10 ~ 5000 Ω/□范圍內(nèi)，其可增加電磁波吸收體在低頻范圍內(nèi)的電阻損耗。

優(yōu)選地，單分散的磁性金屬顆粒通過(guò)聚合物粘結(jié)劑結(jié)合在一起，其表面電阻在106 Ω/□以上。

優(yōu)選地，石墨膜為天然石墨膜或人工合成石墨膜，其表面電阻在200 mΩ/□以內(nèi)，電導(dǎo)率在104 S/m以上，可對(duì)入射其表面的電磁波形成有效的反射，引發(fā)磁性金屬顆粒的二次磁損耗和氧化錫膜的二次電阻損耗，從而增強(qiáng)綜合吸收效果，尤其是對(duì)頻率小于1 GHz的電磁輻射。

本發(fā)明還提供了一種電磁波吸收裝置的制備方法，包括如下步驟：

（1）準(zhǔn)備石墨膜材料，將其附著在帶粘性的PET、PP或PE塑料膜上以增加其機(jī)械強(qiáng)度；