[发明专利]具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料及其制备方法与应用。所述具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料的制备方法包括：将碳纳米管泡沫置于化学气相沉积设备的反应腔室中；使所述反应腔室升温至1000～1100℃，之后至少向所述反应腔室内通入碳源和还原气体，从而对所述碳纳米管泡沫进行无定形碳的二次沉积，获得具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料，所述碳纳米管泡沫材料包含由具有自支撑能力的3D网络结构组成的多孔结构。本发明制备的具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料具有优异的屏蔽效能，并且密度和厚度都可控，质量小，柔韧性好，屏蔽效能稳定性优异；并且制备工艺简单，可扩大批量生产。

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽材料的制备方法，具体涉及一种具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料及其制备方法与应用，属于复合材料技术领域。

背景技术

随着电子系统和电子设备(例如无线网络和个人电子设备)的激增，电磁干扰(EMI)也成指数增加。现在使用的电子设备具有功率高、尺寸小和操作速度快等特点，但是这也意味着会发射出更多的电磁波，这些电磁波不仅干扰相邻设备或系统(例如飞机)的操作，而且还对人类造成潜在的健康风险。此外，数据窃取和硬件安全漏洞的问题也普遍存在，因此需要更好的，安全性更高的电磁屏蔽手段来增强数字隐私。最后，随着柔性电子设备，可穿戴设备和植入式生物医学系统的出现，EMI屏蔽材料必须具有超薄、超轻等特点，并且要有柔性，才能满足现在的需求。

目前已报道的电磁屏蔽材料有一定的局限性。传统的金属材料如金属和金属合金由于其优异的导电性成为常见的EMI屏蔽材料。然而，金属延展性和柔韧性差，而且金属密度大，很重，易被腐蚀，并且不易加工，这进一步限制了它们在现代EMI屏蔽材料中的进一步应用。另外由于导电高分子电磁屏蔽材料如聚合物材料低成本、密度小、易成型等特点，将导电纳米颗粒以适当的浓度分散在绝缘聚合物基质内，通过导电颗粒在聚合物内部形成导电网络，会对辐射进来的电磁波进行反射和吸收，得到一种复合电磁屏蔽材料。但是，这种屏蔽材料要想获得高的电磁屏蔽效能，导电纳米颗粒负载量要很大，然而高的负载量会导致导电颗粒团聚使屏蔽材料的机械性能降低。综上所述,传统金属屏蔽材料无法满足轻质的要求。而导电高分子屏蔽材料虽然具有一定的屏蔽效能，但高的屏蔽效能和良好的机械性能不能兼得，并且导电填料在高分子材料中的分散性较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料的制备方法，其包括：

提供碳纳米管泡沫；

提供碳纳米管泡沫；

将所述碳纳米管泡沫置于化学气相沉积设备的反应腔室中；

使所述反应腔室升温至1000～1100℃，之后至少向所述反应腔室内通入碳源和还原气体，从而对所述碳纳米管泡沫进行无定形碳的二次沉积，获得具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料，所述碳纳米管泡沫材料包含由具有自支撑能力的3D网络结构组成的多孔结构。

在一些实施方案中，所述制备方法包括：

将碳纳米管泡沫置于所述反应腔室内；

向所述反应腔室内通入作为载气的惰性气体，以将反应腔室内的空气排出；

当所述反应腔室内的温度升温至1000～1100℃时，向所述反应腔室内通入载气、碳源和还原气体，并保温10～60min，之后降温，获得所述具有电磁屏蔽性能的碳纳米管泡沫材料。