[發(fā)明專利]一種超薄柔性電磁屏蔽膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610452875.4
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN107523939A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段曉博;劉向文;邱凱麗
• 申請（專利權(quán)）人: 劉向文
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D01D5/00;D01F8/08;D01F8/16;D01F8/10;D01F1/10
• 代理公司: 北京神州華茂知識產(chǎn)權(quán)有限公司11358
• 代理人: 湯楚瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電磁屏蔽膜，特別涉及一種超薄柔性電磁屏蔽膜及其制備方法。

背景技術(shù)

電磁波包括手機、衛(wèi)星通訊、飛機、航天器、鐵路事故檢測、X射線等醫(yī)療器械、馬達(dá)、發(fā)動機、電動機、永久磁鐵、電磁爐等，這些電磁波會對利用磁場工作的設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響電子產(chǎn)品的正常使用，成為繼三大污染后的一種新的污染源—電磁污染。經(jīng)醫(yī)學(xué)研究證明，電子產(chǎn)品或電器等產(chǎn)生的電磁輻射對人體各器官、組織、系統(tǒng)都會產(chǎn)生不同程度的危害：頭疼、失眠、記憶衰退、血壓升高或下降、心臟界限性異常等，嚴(yán)重的更可能引起成人惡性腦瘤、肌萎縮側(cè)索硬化癥、流產(chǎn)、白內(nèi)障、神經(jīng)衰弱、抑郁癥和成人白血病、癌癥等的發(fā)生，因此在對人體健康愈加重視的今天，對相關(guān)的設(shè)備進行良好的電磁屏蔽已經(jīng)越來越被重視。另一方面，在電子對抗技術(shù)中，電磁波泄漏也會造成信息的泄密，危及國家經(jīng)濟、信息和軍事核心機密的安全。

高頻電磁波屏蔽機理主要為電磁感應(yīng)產(chǎn)生反向渦流，通過反向磁場抑制或抵消實現(xiàn)電磁屏蔽，只需要提高材料導(dǎo)電性就很容易實現(xiàn)；但是低頻電磁波電磁感應(yīng)相對較弱，主要通過高導(dǎo)磁率材料形成的地磁阻通道內(nèi)部衰減機理實現(xiàn)電磁屏蔽，為了實現(xiàn)低頻電磁波屏蔽的目的往往需要較高的磁導(dǎo)率和厚度，制作工藝復(fù)雜，成本較高；

本發(fā)明采用功能性納米粒子作為填充材料，由于納米材料的結(jié)構(gòu)尺寸在納米量級，物質(zhì)的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等方面對材料性能有重要影響，如納米材料的電導(dǎo)率很低，隨著納米材料顆粒尺寸減小，材料的比飽和磁化強度下降，但磁化率和矯頑力都急劇上升。金屬、金屬氧化物和某些非金屬材料的納米級超微粉在細(xì)化過程中，處于表面的原子數(shù)越來越多，增大了納米材料的活性，因此在微波場的輻射下，原子、電子運動加劇，促使磁化，使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，從而大幅增加了對低頻電磁波的吸收性能。

美國已研制出第4代納米吸波材料“超墨粉”，其對雷達(dá)波的吸收率可達(dá)99％。美國專利報道了在樹脂中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％、長徑比＞100的碳納米管，這種厚度1mm、密度為1.2-1.4g/cm³的薄膜材料對20kHz～1.5GHz的寬頻電磁波具有較好的吸收，能夠吸收86％的1.5GHz的電磁波。該材料在民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是涂層1mm的厚度，限制了其利用領(lǐng)域，常規(guī)家裝材料很少擁有1mm甚至是遠(yuǎn)大于1mm的涂層，這種樹脂復(fù)合材料，也難以在植物材料中使用；美國Brunswick公司用不銹鋼纖維做導(dǎo)電填料制成的屏蔽材料屏蔽效果很好，用直徑為7um的極細(xì)不銹鋼纖維,填充量占質(zhì)量的6％，其SE值可達(dá)40dB。但此類復(fù)合材料的缺點是在成型過程中易產(chǎn)生纏繞折斷等問題，做織物材料時，例如孕婦服，剛性的纖維易折斷，對皮膚產(chǎn)生刺激，也無法進行清洗；天津工業(yè)大學(xué)專利CN105200658通過向靜電紡絲液中加入了石墨粉從而大幅提高了靜電紡絲層的導(dǎo)電性，納米纖維膜電導(dǎo)率達(dá)到了驚人的1×10^-8-1.5×10⁰S/cm，實際操作中僅憑在靜電紡絲液中添加少量的石墨粉難以達(dá)到1×10⁰S/cm的電導(dǎo)率，相關(guān)屏蔽效能僅為公式推算值(且僅有100Hz頻率下的推算值)，缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)支持。單一的納米纖維膜力學(xué)強度較差，適用范圍有限。

傳統(tǒng)的電磁屏蔽與吸波材料強調(diào)的是強衰減，對于高頻電磁波屏蔽效果優(yōu)異，但是低頻電磁波屏蔽效果較差，難以滿足于不同環(huán)境和應(yīng)用場合的需求；產(chǎn)品柔性差，不可水洗，在日常生活領(lǐng)域，例如家裝和紡織領(lǐng)域難以大范圍應(yīng)用，常規(guī)材料例如孕婦服，剛性的纖維易折斷，對皮膚產(chǎn)生刺激，也無法進行清洗；目前為止電磁屏蔽膜或者相關(guān)涂層較厚，難以與傳統(tǒng)材料有效復(fù)合，而幾乎不影響材料的尺寸和功能；常規(guī)靜電紡絲層摻雜石墨粉，難以達(dá)到很高的電導(dǎo)率，電磁屏蔽效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超薄柔性電磁屏蔽膜及其制備方法。

方案一：

一種超薄柔性電磁屏蔽膜，由成纖聚合物和功能性納米粒子制成。

所述功能性納米粒子包括導(dǎo)電納米材料和軟磁體納米材料；

所述導(dǎo)電納米材料為石墨粉、石墨烯、碳納米管、碳納米角、碳纖維、納米金屬粉、納米半導(dǎo)體粉中的一種或一種以上；

所述軟磁體納米材料為鐵硅合金、軟磁合金、軟磁鐵氧體中的一種或一種以上。