[發明專利]一種高透光電磁屏蔽膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202010009667.3
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN113079683B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 宋偉杰;袁昌衛;魯越暉;黃金華;李佳;楊曄;蘭品軍
• 申請（專利權）人: 寧波材料所杭州灣研究院;中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 任美玲

本發明提供了一種高透光電磁屏蔽膜，包括：透明襯底，以及設置于襯底兩側的透明導電層；所述兩側的透明導電層獨立的選自由碳材料、銀納米線、超薄金屬和導電氧化物中的一種或多種制備而成的單層或多層薄膜。本發明通過在透明襯底兩面設有高導電的透明導電層，當入射微波電磁波經第一電導面反射并進入襯底，剩余電磁波在基底中繼續傳播，到達第二電導面時也會產生大量反射。電磁波會在兩層透明導電層間發生多重反射，更好的緩和高透光和強屏蔽性能之間的關系，使所述高透光電磁屏蔽膜在具有高透明性的同時還具有強電磁屏蔽。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽技術領域，具體涉及一種高透光電磁屏蔽膜及其制備方法。

背景技術

隨著電磁環境的復雜性日益增加，電磁干擾成為了工業、商業、科學及軍事等領域的所面臨的一個嚴重問題。對于應用于儀器觀察窗、液晶顯示屏、屏蔽櫥柜和移動交流設備等方面的電磁屏蔽材料，不僅要求對電磁波有著優異的屏蔽作用，還要求具有高的可見光透過率。

實現透明電磁屏蔽最主要的難點在于屏蔽效能與透光率是一對相互制約的關系。對于傳統的屏蔽材料或結構要想實現高的屏蔽性能，往往需要犧牲可見光透過率作為代價。而且目前一些研究體系存在屏蔽帶寬過窄的問題，不能滿足實際應用的需求。

透明導電氧化物如氧化銦錫等，具有優良的透光性能，但其屏蔽性能不佳。如專利CN108728817A所述的氧化銦錫/藍寶石結構，其電磁波屏蔽性能在1～18GHz頻率范圍內僅為12dB，不能滿足大部分應用的需求。碳材料如石墨烯、碳納米管等，可用于制備透明導電器件，也具有一定的微波吸收性能，在電磁波屏蔽領域有廣泛的應用。哈爾濱工業大學的譚久彬團隊在Nanoscale(8卷37期，16684頁)上報道的PET/石墨烯多層結構，在18～26.5GHz的屏蔽效能為19.14dB，但其相對透過率僅為80.5％，如果想要進一步提高屏蔽性能，可見光透過率還會繼續降低，所以碳材料也難以同時滿足高透光和高電磁屏蔽的需求。金屬納米線可以實現90％左右的可見光透過率，但在滿足高透過的同時納米線之間過于稀疏，使得對電磁波的屏蔽效率較低。

另外，使用紫外光刻或納米壓印等技術制備的金屬網柵結構在保持相對較高的可見光透過率的同時，還能擁有很低的表面方阻，能很好地平衡可見光透過率和屏蔽效能的關系。但這種金屬網柵結構也有一個很明顯的缺陷，其屏蔽性能會隨電磁波頻率的增加而快速降低。在劉艷花團隊發表在Optics EXPRESS(27卷17期，24194頁)中報道的超薄鎳網柵結構，當電磁波頻率從8.2GHz增加到12.4GHz時，其屏蔽效能逐漸從41dB減少到38dB。屏蔽性能隨電磁波頻率增加而下降的現象即使在雙面網柵結構中也很明顯，如譚久彬團隊發表在Optics Letters(42卷8期，1620頁)文中所述的雙面鋁網柵結構，其電磁波屏蔽效能即使在12～18GHz這么小的頻率范圍內也從37dB減少到27dB，所以金屬網柵結構不適用于超寬帶的電磁防護。

相比而言，基于超薄金屬層的透明電磁防護材料能在保持高透明的同時擁有較好的電磁波屏蔽性能，而且其屏蔽效率不會隨電磁波頻率的增加發生明顯的下降。西班牙巴塞羅那光子科學研究所(ICFO)的Valerio Pruneri等人報道的AZO/Ag/TiO₂/石英玻璃的透明導電膜結構(Nature Communication，7卷，13771頁)，可見光透過率高達91.6％，在1～18GHz頻率范圍內平均屏蔽效能約為27.7dB。哈爾濱工業大學的譚久彬等人報道的ITO/Cu-dopedAg/ITO/PET結構的可見光相對透過率高達96.5％，在8～40GHz的寬電磁波頻段的屏蔽效能約為26dB(ACS ApplMater Interfaces,11卷，12期，11782頁)。但這種單金屬層屏蔽結構的屏蔽性能仍較低，不能滿足目前復雜電磁環境的使用需求。

總的說來，以上單一體系或結構都很難同時滿足高透明和超寬帶高電磁屏蔽的需求。為了更好的平衡透光性與屏蔽性能之間的關系，需要對電磁屏蔽器件進行結構設計優化。以下文獻報道了一些復合結構在電磁屏蔽中的應用。