[發明專利]一種液態金屬/碳纖維復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810394194.6
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108457079B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 崔云濤;劉靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D06M101/40
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種液態金屬/碳纖維復合材料及其制備方法和應用。所述液態金屬/碳纖維復合材料包括：碳纖維基體以及設在所述碳纖維基體表面的液態金屬層。本發明得到的液態金屬/碳纖維復合材料具有物理特性均勻，柔性可彎曲、電磁屏蔽性好等優點。本發明提供的制備方法操作簡單，高效便捷，可大批量生產，適用于工業生產。

技術領域

本發明涉及電磁屏蔽材料領域，更具體地，涉及一種可用于電磁屏蔽領域的液態金屬/碳纖維復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著現代電子工業的高速發展,各種軍用、商用和家用電子產品的數量急劇增加,而電子線路和元件的微型化、集成化、輕量化和數字化,均導致了日常使用的電子產品易受外界電磁波干擾而出現誤動、圖像障礙及聲音障礙等，同時這些電子產品本身也向外發射電磁波,從而造成電磁波公害。

電磁屏蔽設計是現代電子設備的必備要求，采用電磁屏蔽材料設計和制造電子設備的殼體(罩)是行之有效的技術途徑之一，電磁屏蔽材料的研發也愈發成為人們關注的重要課題。各種新型材料向著屏蔽效率高、質量輕的方向發展。碳纖維是具有高強度、質量輕的纖維材料,并且具有較高的導電性能,碳纖維增強塑料電磁屏蔽材料是理想的結構與功能一體的殼體材料，其導電性不及相應的金屬材料。

現有技術中公開了將碳纖維與碳納米管纖維纏繞在一起形成得合纖維，在復合纖維上制備陶瓷或樹脂基體即可制備得到一維碳纖維/碳納米管纖維/碳化硅陶瓷基復合材料和一維碳纖維/碳納米管纖維/酚醛樹脂基復合材料，但是這類材料與樹脂基體間不易形成導電網絡，一定程度上制約了其電磁屏蔽性能。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種物理特性均勻、電磁屏蔽性能好、柔性可彎曲的液態金屬/碳纖維復合材料。

本發明的液態金屬/碳纖維復合材料，包括：碳纖維基體以及設在所述碳纖維基體表面的液態金屬層。

在本發明一個優選實施方式中，所述液態金屬層由純液態金屬制得或由摻雜金屬顆粒的液態金屬制得。

在本發明一個優選實施方式中，所述金屬顆粒中金屬選自Cu、Ag、Fe、Ni或Co中的一種或多種，優選為Fe、Ni、Cu中的一種或多種，進一步優選為Fe和Ni的混合物、Ni或Co。其中，在Fe和Ni的混合物中Fe和Ni的質量比優選為(1～3):1，進一步優選為2:1。

在本發明一個優選實施方式中，所述液態金屬為鎵基液態金屬；所述鎵基液態金屬優選包含如下重量份的組分：60-90wt％Ga，10-30wt％In，0-30wt％Sn，0-2wt％Zn；進一步優選包含如下重量份的組分：60-70wt％Ga，20-30wt％In，10-15wt％Sn，0.5-2wt％Zn。

在本發明一個優選實施方式中，所述液態金屬層由上述鎵基液態金屬制得或由摻雜上述金屬顆粒的上述鎵基液態金屬制得。

在本發明一個優選實施方式中，所述液態金屬層由摻雜金屬顆粒的鎵基液態金屬制得；所述鎵基液態金屬優選包含如下重量份的組分：80-90wt％Ga，10-30wt％In，0-30wt％Sn，0-2wt％Zn；其中，所述金屬顆粒中金屬優選為Fe和Ni的混合物。

在本發明一個優選實施方式中，所述液態金屬層由摻雜金屬顆粒的鎵基液態金屬制得；所述鎵基液態金屬優選包含如下重量份的組分：60-70wt％Ga，20-30wt％In，10-15wt％Sn，0.5-2wt％Zn；其中，所述金屬顆粒中金屬優選為Ni或Co。

其中，金屬顆粒的D90粒徑為50nm-1μm，優選為50nm-200nm。

在本發明一個優選實施方式中，所述液態金屬層中液態金屬與所述金屬顆粒的重量比為100:(0～5)，優選為100:(2～3)。

在本發明一個優選實施方式中，液態金屬層的厚度為10μm～1mm，優選為50～500μm。