[發明專利]微米線陣列裝置和制造包含微米線的聚合物片材的方法

在審

• 申請號: 201710377843.7
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107555397A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: J·J·瓦約;崔山嬰;A·F·格羅斯
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/04;H05K9/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 龐東成,解延雷

技術領域

本發明涉及電磁干擾屏蔽領域，具體而言，涉及一種微米線陣列裝置和用于制造包含微米線的聚合物片材的方法。

背景技術

已知混入聚合物或涂料基質的羰基鐵顆粒(CIP鐵)用作電磁干擾(EMI)屏蔽。然而，這些結構體并不具有優化的磁性，這是因為磁性不能針對特定應用的需求進行調整。

其他已知的結構體包括包封在聚合物基質中的垂直排列的微米線和/或納米線。實例包括聚合物墊片中的碳納米管和聚合物片材中的硅微米線(J.A.Beardslee,Magnetic alignment of high-aspect ratio microwires into perpendicular arrays，Ph.D.Thesis,California Institute of Technology,2014)。然而，這些結構體并非是磁性的。

另一實例包括聚苯胺中的鐵納米線(H.Cao，Z.Xu，D.Sheng，J.Hong，H.Sang，Y.Du，J.Mater.Chem.，11，958-960(2001))。然而，鐵和聚苯胺都不是空氣穩定的材料，并且在大多數應用中可能會在環境暴露后失效。這妨礙了它們用于EMI和天線屏蔽。

已知的結構體還包括具有包含垂直排列的氧化鐵(Fe₂O₃)納米線陣列的表面的箔基材[C.H.Kim，H.J.Chun，D.S.Kim，S.Y.Kim，J.Park，J.Y.Moon，G.Lee，J.Yoon，Y.N Jo，M.H.Jung，S.I.Jung，C.J.Lee，Appl.Phys.Lett.89，223103(2006)；P.Hiralal，H.E.Unalan，K.G.UWijayantha，A.Kursumovic，D.Jefferson，J.L.MacManus-Driscoll，G.A.J.Amaratunga，Nanotechnology 19，455608(2008)]，以及轉化為磁性鈷鐵氧體(CoFe₂O₄)的氧化鐵納米線[C.H.Kim，Y.Myung，Y.J.Cho，H.S.Kim，S.-H.Park，J.Park，J.-Y.Kim，B.Kim，J.Phys.Chem.C 113，7085(2009)]。盡管后一論文中的細線形成了以約1根線/μm²的密度無模板生長的磁性鐵氧體微米線陣列，該細線化學鍵合到最初生長細線的箔基材上。納米線陣列錨定到箔基材表面并且缺少柔性聚合物基質。因此，該陣列不能順應復雜的表面，并且缺乏從箔基材去除的耐磨性。

此外，包封在柔性聚合物層中的含微米線或納米線的已知結構體使用約1根線/10μm²的低密度下的排列細線(J.A.Beardslee,Magnetic alignment of high-aspect ratio microwires into perpendicular arrays,Ph.D.Thesis,California Institute of Technology,2014)。這些結構體通過將完全成形的細線物理插入到蝕刻入諸如硅等基材中的排列模板中而制成。組裝后，將細線包封在柔性聚合物層中并從排列基材上剝離。然而，尚不知道如何增加排列細線的面密度。

最后，通過在諸如陽極多孔氧化鋁等模板內直接生長細線陣列，已經以高得多的線密度形成陣列，該密度通常大于1根線/μm²(J.A.Beardslee,Magnetic alignment of high-aspect ratio microwires into perpendicular arrays,Ph.D.Thesis,California Institute of Technology,2014)。生長后，氧化鋁模板溶解，且將細線包封在柔性聚合物層中。這種技術不適用于磁性鐵氧體，因為溶解陽極氧化鋁的相同溶液也會溶解該鐵氧體。此外，這些細線陣列不具有無模板細線生長的晶體品質特性，并且尚不知道如何在使用模板的情況下仍然獲得無模板生長的晶體品質。

從上述在先技術的缺陷可以看出，用于形成在非導電性柔性聚合物基質中排列的磁性微米線的方法將是有益的。

發明內容