[实用新型]制作双壁碳纳米管电磁屏蔽膜的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电磁屏蔽膜的制备，具体是一种合成柔性、超轻、大面积、高效能的双壁纳米碳管电磁屏蔽膜的装置。

背景技术

随着电子技术的迅速发展，计算机、无线通讯得以广泛应用和密集配置，使得空间充斥了不同波长和频率的电磁波，这些电磁波严重干扰了电子产品的正常使用，而且经医学证明，它还会对人体健康产生危害。所以电磁波已成为继大气污染、水污染、噪声污染后的一种新的污染源(电磁污染)。防止电磁波辐射污染以保护环境和人体健康，已经成为当前国际上迫切需要解决的问题，特别是解决用于天气预报、电视信号传输、通信微波中转系统的x波段(8.2—12.4GHz)电磁波尤为重要。

铁磁材料和金属良导体、镀金属表面敷层型薄膜材料等由于具有较好的导电性和介电参数，使其成为如今广泛应用的电磁屏蔽材料，铁磁材料和金属良导体其重量重、柔性差、易腐蚀、不易加工等缺点明显，局限性较大。镀金属表面敷层型薄膜材料表层导电薄膜附着力不高，容易产生剥离，二次加工性能较差。以导电纤维为填充材料的填充复合型屏蔽材料由于重量相对较轻、耐腐蚀等特点使其成为近年电磁屏蔽材料的研究热点，特别是碳纳米管或碳纤维填充型复合材料。但导电纤维填充型复合材料其导电填充物填充量高、且填充物分布很难达到均匀，导致电磁屏蔽效果不是很好。

在“应用物理快报”2007，90，183119.上，论文“透明导电单壁碳纳米管薄膜微波屏蔽”曾采用对分散的单壁碳纳米管溶液进行过滤的方法制备单壁碳纳米管薄膜，并对该膜进行电磁屏蔽测试，显示其在高频段有28dB的电磁屏蔽效能。由于薄膜制备方法上的缺陷，薄膜中含有较多的表面活性剂及滤膜吸附物，导致其导电性能的下降，从而降低了电磁屏蔽效能。另外，该薄膜很难操作，且制备面积不大，产量较低，很难实现大规模生产。

发明内容

本实用新型目的在于针对现有电磁屏蔽材料的不足，提供一种重量可忽略不计，可任意操作(弯曲、折叠、裁剪)且面积超过30×15cm²的大面积双壁碳纳米管膜材料，该膜能直接用于电磁屏蔽，其在X波段的电磁屏蔽效能可达61—67dB，其屏蔽效能大大高于常用的碳纳米管(碳纤维)填充型复合材料(20—30dB)。

这种制作双壁碳纳米管电磁屏蔽膜的方法，是以液态烷烃为碳源，金属有机物二茂铁为催化剂，噻酚为生长促进剂，在高温、高压罐中，采用磁场定向的方法，使其在催化剂纳米铁粒子的作用下生长出双壁碳纳米管，最终生成的双壁碳纳米管沉积在放置在磁场中心的基片上，从而形成膜材料，通过控制反应溶液的多少和反应时间的长短生成不同厚度和不同表面电阻的双壁碳纳米管膜，从而得到可以直接用于电磁屏蔽的双壁碳纳米管膜材料。

具体步骤如下：

一、反应前，由电子泵通入溶解有催化剂的正己烷溶液，催化剂金属有机物二茂铁浓度为2g／100ml，生长控制剂噻酚浓度为0.6ml／100ml，通入速率为0.5ml／min，将催化剂、生长控制剂及碳源溶液以液体方式泵入高压罐；用压气机加入惰性气体，调节载惰性气体流量调节到20—601／h；

二、所述形成双壁碳纳米管的反应在卧式的高压罐反应器中进行，高压罐直径为50-100mm，沉积双壁碳纳米管用的基片放至高压罐中部，然后高压罐封闭，在高压罐上仅留一小出气口，通入高压惰性气体，以20℃／min的速率升温到反应温度1100—1200⁰C；

三、在高压罐外部中段两侧添加磁场，磁场强度为0.1-0.15安/米，高温区生成的纳米铁粒聚集在磁场中心部位，正己烷在高温和金属铁粒子的催化作用下分解出碳，在基片上形成双壁碳纳米管膜材料，反应结束后降至常温，打开高压罐取出基片，从基片剥离的双壁碳纳米管膜；放出已反应完毕的各种原料，在添加各种原料组分和惰性气体，放入新的基片至高压罐中，反应又可重新开始。

这种制作双壁碳纳米管电磁屏蔽膜的装置，其特征在于，包括一个配料罐和一个高压罐，其特征在于，在配料罐上方有二茂铁配料斗、噻酚配料斗和正己烷配料斗，配料罐中有搅拌装置，配料罐下方通过管路和电子泵相连，电子泵通过管路和高压罐的进料端相通，高压罐为卧式布置，一端为进料端，进料端还有惰性气体输入管，惰性气体输入管和压气机相连，高压罐的另一端为高温反应区，高温反应区内中部通过基片支架放置有基片，高温反应区下部有加热装置，高温反应区两侧安装有磁场发生器。

磁场发生器为两个相同的串联的感应线圈，感应线圈直径0.5-1.0米，感应线圈的匝数为12-15个，两个感应线圈对称的安装在高温反应区的两侧。