[发明专利]一种电磁屏蔽用磁性纳米碳薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及电磁屏蔽材料领域，特别是一种电磁屏蔽用磁性纳米碳薄膜及其制备方法。包括至少一层导电性能优异的纳米碳薄膜和至少一种磁性粒子包覆层，其中磁性粒子包覆层通过共沉积法与纳米碳薄膜结合。电磁屏蔽薄膜最外层包括一层导电聚合物层，其中导电聚合物层采用化学氧化法制备。与现有技术相比，本发明提供的上述屏蔽材料的制备方法简单可行，结构设计合理，质轻体薄且屏蔽效能优越，可通过调节磁性粒子种类及含量，及纳米碳薄膜的性能制备出屏蔽性能在30‑120dB的屏蔽材料，可满足电磁屏蔽材料质轻、宽频、高屏蔽性能的需求，在民用、军工、航天航空及高精尖领域应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料领域，特别是一种高屏蔽效能的电磁屏蔽薄膜。

背景技术

传统的金属片材，金属纳米粒子填充复合材料等电磁屏蔽材料，造价高昂，质量大，且不易加工成型等问题十分突出。当代电子设备越来越集成化、微型化，这要求新一代的电磁屏蔽材料应具有质轻、体薄、宽吸收的特点。此外，阻抗匹配和设定厚度下的最大衰减对屏蔽材料尤为重要，这两者都完全取决于材料的电学和磁学特性。碳纳米管、石墨烯等密度小、耐腐蚀且具有优异的电性能，机械性能及吸波性能，被广泛应用于电磁屏蔽材料。但是纳米碳材料缺乏磁性，可在其表面包覆或沉积磁性粒子来克服这一局限性。

碳纳米管/磁性粒子可作为导电填料使用，但是高填充量时碳纳米管团聚制约了屏蔽性能的提升。碳纳米管薄膜(BP)是碳纳米管相互缠结形成的独立自支撑的导电薄膜，它解决了碳纳米管高填充量时分散困难的难题。同时BP具有多孔结构，为电磁波多次反射提供了更多的反射界面。BP质轻体薄且具有优异的电性能，因而成为新一代电磁屏蔽材料的优选材料。通过在BP多孔结构及表面沉积磁性粒子可进一步提升薄膜的电磁匹配程度，使薄膜在较宽的频率范围内均具有优异的屏蔽性能。

现有的电磁屏蔽材料往往存在质量大，成本高，强度低，屏蔽效能低(利用效率低)，二次污染(吸收性能差)等问题，高屏蔽效能与高吸收、高强度、低成本往往不可兼得。本发明旨在通过制备磁性碳纳米管复合材料薄膜实现新型屏蔽材料宽频高吸收的性能。

发明内容

为解决现有技术中电磁屏蔽材料存在的质量大，成本高，强度低，屏蔽效能低，二次污染等问题，本发明制备了宽频高吸收且屏蔽效能优异的电磁屏蔽薄膜。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

电磁屏蔽薄膜，包括至少一层导电性能优异的纳米碳薄膜和至少一种磁性粒子包覆层，其中纳米碳薄膜与磁性粒子层之间通过化学共沉积法复合。电磁屏蔽薄膜最外层包括一层导电聚合物层。其中导电聚合物层采用化学氧化法制备。

所述的导电纳米碳薄膜为碳纳米管薄膜(BP)，石墨烯薄膜(GRP)，纳米碳纤维薄膜(NFP)，或碳纳米管/石墨烯/纳米碳纤维任意两者或三者的复合材料薄膜，优选石墨烯薄膜(GRP)和碳纳米管/石墨烯复合材料薄膜(MGRP)。

所述的碳纳米管为不同直径和长度的多壁碳纳米管(MWCNT)和单壁碳纳米管(SWCNT)，优选SWCNT。

所述的石墨烯为不同长宽比的单层石墨烯和寡层石墨烯，优选单层石墨烯。

所述的碳纳米管薄膜(BP)、石墨烯薄膜(GRP)和碳纳米管/石墨烯复合材料薄膜(MGRP)制备方法为化学气相生长法，真空抽滤法，旋涂法，优选真空抽滤法。

所述的真空抽滤法、旋涂法所使用的分散剂包括阴离子型(十二烷基苯磺酸钠等)、阳离子型(十六烷基三甲基溴化铵等)、非离子型(曲拉通等)、两性型表面活性剂(十二烷基氨基丙酸等)和高分子絮凝剂(聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮等)中的一种或两种以上，优选高分子型分散剂。

所述的纳米碳薄膜制备方法为：将碳纳米管，石墨烯，或纳米碳纤维通过研磨、超声分散、高压均质机分散、离心得到均匀稳定的分散液，将一种或两种以上的纳米碳分散液混合，最后通过真空抽滤制备出碳纳米管薄膜。