[发明专利]一种波浪型碳毡电磁屏蔽结构体及其制备方法

说明书

一种波浪型碳毡电磁屏蔽结构体及其制备方法，所述结构体采用多层波浪型碳毡按照一定的角度组合，所述多层波浪型碳毡采用胶黏剂粘结，所述波浪型碳毡采用树脂为基体，碳纤维毡为功能体。本发明的电磁屏蔽结构体内部具有较大的内表面积，电磁波透射过表层碳毡之后，内层碳毡曲面可以对其进行多次反射，结合碳毡内部碳纤维对电磁波的多重散射作用，从而显著增强碳毡结构体对电磁波的损耗和吸收，提高电磁屏蔽效能，表层波浪型碳毡还显著降低对入射电磁波的反射作用，减少电磁波对周边设备和人员的影响，在某些应用领域可以起到隐身作用。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽领域，具体涉及一种波浪型短切碳纤维毡电磁屏蔽结构体的设计和制备方法。

背景技术

电磁辐射污染是继大气污染、水污染以及噪音污染之后的第四大环境污染。随着现代电子工业的快速发展，各种电子设备广泛应用于航空航天、军事、医疗、交通等多个领域，其内部的电子器件运行时会向外辐射一定频率和能量的电磁波。由此产生的电磁辐射不仅威胁到电子设备的运行和信息安全，而且会对辐射区域内人员的身心健康造成危害，同时外部电磁辐射也会干扰电子器件本身的正常运行。因此需要对电磁辐射进行屏蔽，电磁屏蔽材料的使用必不可少。

常用的电磁屏蔽材料为金属材料，但是金属材料重量大、耐腐蚀性差等缺点使得对新型电磁屏蔽材料的需求日益迫切。碳纤维具有低密度、高强度、高模量、高导电、高导热等诸多优点，不但具有较高的电磁屏蔽效能，而且具有轻量化、耐腐蚀、多功能等优势，因此在电磁屏蔽领域中有巨大的应用前景。碳毡通常是由短切碳纤维粘结而成的布状物，厚度通常在100～600微米，其内部纤维相互搭接形成导电网络，对电磁波形成了较强的反射和吸收作用，电磁屏蔽性能高，此外碳毡还具有良好的柔性，便于进行曲面产品的设计，生产成本较低，便于大规模应用等优点。

经查询，国内目前和碳毡相关的电磁屏蔽专利有两个：(1)申请公布号CN108215385A(审中实审)，多层的碳毡与绝缘粘合层交替堆叠后进行热压成型得到一种电磁屏蔽薄膜；(2)专利号CN103112222A，把掺有聚苯胺的树脂基体胶结剂均匀涂覆在碳毡表面得到复合物，然后对其进行预固化，重复涂覆和预固化操作得到多层复合物，最后对堆叠的多层复合物进行热压成型得到聚苯胺和碳毡复合屏蔽材料。

目前用于电磁屏蔽的碳纤维毡及其相关制品是二维结构，碳毡电磁屏蔽机制主要包括：(1)在碳毡/空气界面处的阻抗不匹配所带来的反射；(2)碳毡内部对电磁波的多重散射所导致的吸收。从碳毡相关研究来看，其反射系数大于吸收系数，说明大部分电磁辐射被反射，只有少量被碳毡吸收。而且，碳毡内部纤维间距较小，对电磁波的散射效果有限，从而限制了其吸收性能的进一步提高。发明人研究发现从碳毡的结构设计角度出发，通过调控碳毡的宏观形状来增强其对电磁波的吸收效果，进而提高电磁屏蔽效能。碳毡吸收效能的提升可以大幅降低电磁波二次反射对电子设备和人体健康的危害作用，同时能有效吸收电子设备泄露出的电磁波，降低电磁干扰，因此对信息安全也有重要的意义。

本专利从电磁屏蔽作用机制出发，并参考结构吸波材料的设计理念，提出波浪型碳毡电磁屏蔽结构体的设计思路和制备方法。二维碳毡首先通过波浪型模具定型得到波浪型碳毡，然后对多层的波浪型碳毡进行不同角度的堆叠粘结，最终得到一种多层波浪型碳毡电磁屏蔽结构体。这种电磁屏蔽结构体内部具有较大的内表面积，电磁波透射过表层碳毡之后，内层碳毡曲面可以对其进行多次反射，结合碳毡内部碳纤维对电磁波的多重散射作用，从而显著增强碳毡结构体对电磁波的损耗和吸收，提高电磁屏蔽效能，同时表层波浪型碳毡还可以显著降低对入射电磁波的反射作用，一方面减少电磁波对周边设备和人员的影响，另一方面在某些应用领域可以起到一定的隐身作用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种波浪型碳毡电磁屏蔽结构体的设计和制备方法，这种结构体保持轻质的同时具有优异的电磁屏蔽性能。具体方案如下：