[發明專利]一種超輕高效電磁屏蔽復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010413903.8
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111453715A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 鄒華維;費洋;陳洋;雷雁洲
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C01B32/05;B22F9/16;H05K9/00
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 張娟;魏靜

本發明涉及一種超輕高效電磁屏蔽復合材料及其制備方法。該氣凝膠復合材料是以纖維素、含Co²⁺的鈷鹽、咪唑衍生物為原料制成氣凝膠后，經碳化處理得到的氣凝膠復合材料；所述纖維素的質量占纖維素、含Co²⁺的鈷鹽和咪唑衍生物總質量的20％～45％。該氣凝膠復合材料的密度低至0.023gcm^?3，單位密度下的屏蔽效能高，對電磁波的平均吸收系數超過0.77，同時滿足了輕質、電磁干擾屏蔽性能優異、以內部吸收為主要屏蔽機制的要求，能夠有效避免反射造成的電磁波二次反射污染，克服了現有技術中大多數電磁屏蔽材料可能會造成二次反射污染的問題，在軍事裝備領域、航天航空領域、民用電子設備領域作為電磁屏蔽材料具有非常廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽領域，具體涉及一種超輕高效電磁屏蔽復合材料及其制備方法。

背景技術

由于無線通信和高頻電子設備的快速發展，電磁(EM)輻射不僅對高靈敏度的電磁設備產生了不可忽視的干擾，還嚴重危及人類健康，因此，電磁干擾(ElectromagneticInterference,EMI)屏蔽材料(簡稱電磁屏蔽材料)獲得了越來越廣泛的關注。

通常，EMI屏蔽機制包括三個部分：表面反射(SER)，內部吸收(SEA)和多重反射(SEM)。現有的大多數電磁干擾屏蔽材料的EMI屏蔽機制主要以表面反射為主，但是反射很可能會造成電磁波的二次反射污染。因此，開發一種以內部吸收為主導屏蔽機制的電磁干擾屏蔽材料十分重要，電磁波吸收系數(A)是評價這類電磁干擾屏蔽材料的重要指標。同時，考慮到在軍事裝備、航天航空、民用電子設備等領域復雜的實際應用環境，優異的電磁干擾屏蔽性能和材料的輕便是電磁干擾屏蔽材料的另外兩個重要要求。

現有報道的電磁屏蔽材料包括傳統的金屬和金屬復合材料、三維氣凝膠、多孔碳納米線、纖維及相關的復合材料等。它們各有優劣，但是很難同時滿足輕質、電磁干擾屏蔽性能優異、以及以內部吸收為主導屏蔽機制。

Y.Lu的研究小組(ACS Appl.Mater.Interfaces,2015,7,13604–13611)報道了一種通過熱解沸石咪唑酸鹽合成的多孔Co/C納米復合材料，該復合材料表現出了出色的EM波吸收能力。R.Qiang等(J.Alloys Compd.,2016,681,384–393)通過鈷基金屬有機框架材料ZIF-67的原位煅燒制備了一種Co/C復合材料，該復合材料發揮了較理想的微波吸收效果。但是，這些復合材料都是通過添加聚合物粘合劑制備得到的，密度較高，不能滿足輕質的要求，大大限制了其應用。

與金屬填充物相比，碳纖維具有質量輕的優點；此外，碳纖維還具有良好導電性等性能、高模量、高強度等優點。因此，含碳纖維的復合材料在電磁屏蔽領域受到了廣泛的關注。

文獻“碳化細菌纖維素的電磁屏蔽效能，朱佩”記載了一種細菌纖維素碳化得到的納米碳纖維與石蠟共混得到的復合體，該復合體具有良好的電磁屏蔽效能，并且，隨著復合體中碳纖維含量的增加，電磁屏蔽效能增加。

Y.Li等(Adv.Funct.Mater.,2019,29,1807624)通過使用碳納米管(CNT)作為導電填料和纖維素氣凝膠作為多孔載體，構建了具有出色EMI屏蔽能力的復合導電網絡材料。但是，這些具有高導電性能的電磁屏蔽材料對電磁波具有高反射率，容易造成電磁波的二次污染。

因此，亟需開發出同時滿足輕質、電磁干擾屏蔽性能優異、以及以內部吸收為主導屏蔽機制的電磁干擾屏蔽材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種較低纖維素添加量的、輕質、電磁干擾屏蔽性能優異、以內部吸收為主要屏蔽機制的一種超輕高效電磁屏蔽復合材料及其制備方法。