[发明专利]非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制法

说明书

本发明公开了一种非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制法。所述非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜包括依次形成于碳纳米管层表面的作为缓冲层的非晶碳层以及金属层，所述碳纳米管层与非晶碳层的接触面形成第一界面，所述非晶碳层和金属层的接触面形成第二界面，所述金属层远离非晶碳层的一面为第三界面，所述第一界面、第二界面与第三界面均具有至少一个凸起结构和至少一个下凹结构。本发明通过非晶碳的选择性沉积显著优化了CNT薄膜的表面粗糙度，使得接触界面区域大大降低，降低了界面接触电阻，提升了薄膜的电导率，进而提升了金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜的电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制法，尤其涉及一种非晶碳缓冲层辅助的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

由于电子通讯与电子设备的不断发展，电磁污染不仅已成为影响人们生活的严重问题，而且会引发其他临近电子设备与系统发生故障。同时为兼顾轻便的固有需求，柔性轻质的电磁屏蔽(electromagnetic interference shielding，EMI)材料对于抑制电磁污染，保护人体以及附近的其他设备或系统至关重要。传统的电磁屏蔽材料是基于金属的，虽然有一定的电磁屏蔽效果，但是具有材料密度高、易腐蚀，对X频段的电磁波屏蔽效果差等缺点，因此对电磁屏蔽材料提出了轻量化、高屏蔽性能、宽屏蔽频带等要求。碳纳米管(carbonnanotube，CNT)由于其独特的性能，例如优异的电导率、抗拉强度、高韧特性、低密度属性等受到人们的广泛关注。CNT聚集形成的CNT膜以及其复合材料已广泛用于微波吸收与电磁屏蔽领域，高电导率的碳材料通常会导致高反射损耗和以反射主导的EMI屏蔽机制。另外，纳米材料的微观结构，屏蔽材料的结构以及粒子的掺杂，例如具有介电或磁性的材料，在电磁波的吸收中起着重要的作用。故而，如果能将碳纳米管膜与金属复合，制备碳纳米管和金属的复合材料，就能将碳纳米管高导热、高韧性、低密度的优点与金属材料密度高、易生产的性能结合，制备出重量轻、厚度薄、韧性好、屏蔽频带宽的新材料。目前，金属与CNT薄膜直接结合，接触界面区域较大，由于碳膜表面粗糙度较高，进而影响了复合材料的电导率和电磁屏蔽性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜及其制法，以克服现有技术的不足。

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非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜，其包括依次形成于碳纳米管层表面的作为缓冲层的非晶碳层以及金属层，所述碳纳米管层与非晶碳层的接触面形成第一界面，所述非晶碳层和金属层的接触面形成第二界面，所述金属层远离非晶碳层的一面为第三界面，所述第一界面、第二界面与第三界面均具有至少一个凸起结构和至少一个下凹结构，且所述第一界面中凸起结构和下凹结构的曲率大于第二界面中凸起结构和下凹结构的曲率，所述第二界面中凸起结构和下凹结构的曲率大于第三界面中凸起结构和下凹结构的曲率。

本发明实施例还提供了前述的非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜的制备方法，其包括：

提供作为碳纳米管层的碳纳米管薄膜；

采用化学气相沉积法在所述碳纳米管薄膜表面沉积形成非晶碳层；

以及，采用电子束蒸镀的方式在所述非晶碳层表面形成金属层，从而获得非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜。

进一步的，所述制备方法具体包括：将所述碳纳米管薄膜置于化学气相沉积设备的反应腔室中，并至少向反应腔室内通入碳源，之后于950～1100℃的条件下生长5～20min，从而在所述碳纳米管薄膜表面沉积形成所述非晶碳层。

本发明实施例还提供了前述的非晶碳层诱导的金属化碳纳米管电磁屏蔽薄膜于制备电磁屏蔽材料中的用途。