[发明专利]一种具有电磁屏蔽功能的复合涂层纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有电磁屏蔽功能的复合涂层纤维及其制备方法，由碳纤维及其表面的复合涂层构成；所述复合涂层包括下层磁性层、中间Al₂O₃层和上层磁性层；其制备方法是将高温预处理过的碳纤维作为基体，在基体表面通过磁控溅射法依次制备下层磁性层、中间氧化铝层和上层磁性层，得到复合涂层纤维；该复合涂层纤维在非常宽的频带范围内具备良好的电磁屏蔽效果，能够有效地调整碳纤维的电磁参数，同时保持了原碳纤维的优异性能，具有高强度、高模量、耐腐蚀性和优异的热稳定性等综合性能，且该复合涂层纤维直径改变小，柔韧性好，可进行纺丝；复合涂层纤维的制备方法操作简单、成本低，满足工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种功能纤维；特别涉及一种具有电磁屏蔽功能的复合涂层纤维及其制备方法，属于电磁屏蔽材料领域。

背景技术

随着现代电子工业的高速发展，电子电器和无线电通讯得以普遍使用，电磁辐射己成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。电磁波不仅干扰着各种电子设备的正常运行，威胁通信设备的信息安全，而且对人类的身体健康会产生极大危害。目前消除电磁波危害的主要方法是采用电磁屏蔽材料对其进行屏蔽。因此，探索高效的电磁屏蔽材料已经成为迫切需要解决的问题。

碳纤维具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐高温、低密度、抗烧蚀、低热膨胀、高电导和热导等一系列的优异性能，一直是增强材料的首选，但直接用于电磁屏蔽材料却难以满足要求。因此将碳纤维与磁性复合涂层结合有望获得具有增强和屏蔽双重功能的新型材料。

现有技术中普遍采用电镀或原子沉积的方法在纤维表面制备涂层，如专利号为201310639055.2，名称为“一种CuO/Ni/碳纤维复合吸波材料及其制备方法”，提出了利用电沉积法分别依次将金属镍层和氧化铜层电镀至碳纤维表面，经过清洗干燥、管式炉煅烧，即得到阻抗匹配特性优良的镀层碳纤维；专利号为201210472167.9，名称为“一种碳纤维表面纳米CoFeB吸波涂层的制备方法”，该方法采用硝酸活化后采用电镀沉积CoFeB磁性涂层，制得的涂层在较宽的频率范围内均有良好的阻抗匹配特性。但采用上述电镀制备的镀层通常结构较为疏松，且不均匀，易发生剥离或脱落，同时镀层中残留较多杂质，影响镀层性能。

专利号为CN201610895375.8，名称为“一种镍基吸波碳纤维的制备方法”的专利中，采用原子层沉积技术将镍基功能纳米粒子通过化学键键合在碳纤维表面，使碳纤维表面形成一层均匀致密的镍基功能纳米薄膜。但该制备工艺复杂，制备过程中碳纤维由于结构易发生变化而使其本身性能下降。

发明内容

针对现有的镀层碳纤维材料存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种兼具优异力学性能和良好电磁屏蔽性能的碳纤维材料，解决了现有碳纤维作为电磁屏蔽材料使用过程中存在的电磁参数低，不能满足电磁屏蔽材料要求的问题。

本发明的另一个目的是在于提供一种基于磁控溅射法在碳纤维表面制备复合涂层的方法，通过磁控溅射法能在碳纤维表面制备厚度均匀、致密性好、结合性好、纯度高的复合涂层，且具有沉积速度快、操作简单、低成本的特点。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种具有电磁屏蔽功能的复合涂层纤维，是由碳纤维及其表面的复合涂层构成；所述复合涂层包括下层磁性层、中间Al₂O₃层和上层磁性层；其中，下层磁性层和上层磁性层独立选自FeNi层、FeCo层或NiCo层。