[发明专利]基于金属纳米线的多层结构透明电磁屏蔽膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于金属纳米线的多层结构透明电磁屏蔽膜及其制备方法与应用。该多层结构透明电磁屏蔽膜由平行排列的两层以上的透明导电屏蔽薄膜组成，每层透明导电屏蔽薄膜包括：透明基体以及负载其上的金属纳米线层和活性材料层。本发明的透明电磁屏蔽膜具有高环境稳定性以及高透光率，还同时具有将机械振动能转化为电能以及作为焦耳热发热器和自供电触控薄膜的功能。

技术领域

本发明涉及一种多用途的透明电磁屏蔽薄膜及其制备方法，尤其是一种具有传声器功能的透明高性能电磁屏蔽薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子产品和通讯设备的快速发展，电磁污染愈加严重，电磁污染会造成精密电子设备的失效，也会影响人体的健康。因此电磁屏蔽材料特别是透明电磁屏蔽材料在未来具有巨大的需求。

目前透明电磁屏蔽薄膜主要由金属网格以及ITO材料组成，这些材料已经无法满足电子设备越来越高的要求。其中金属网格由于衍射效应无法应用在高分辨率的设备上，ITO薄膜在弯折的条件下失效，因此无法用于柔性的设备上。在替代材料中，金属纳米线薄膜由于方阻低、透光率高及柔性可弯折的特性受到研究者与厂商的重视。

但是，金属纳米线在电磁屏蔽薄膜的应用尚存在一些问题。一方面，银金属纳米线虽然电导率高，但同时纳米线间的接触电阻也非常高，这使得电磁屏蔽效率较低。另一方面，金属纳米线成本高，若要获得高屏蔽效率，传统方法需要用到大量的金属纳米线，这将造成生产成本大幅提升。

发明内容

本发明的目的在于利用透明电磁屏蔽薄膜的多重结构设计来降低金属纳米线的用量，并且利用结构的构建获得声音、振动能转化的多功能透明电磁屏蔽薄膜。

本发明主要以薄膜多重结构的构建为基础，以金属纳米线作为主要导电物质，通过引入二维纳米材料来改善金属纳米线的导电性和稳定性。利用特殊设计的结构对入射电磁波进行多重吸收，在不改变金属纳米线的用量和薄膜透过率的情况下大幅度提升电磁屏蔽性能，从而可以降低高屏蔽透明膜中的金属纳米线的用量，并极大降低高屏蔽的透明导电膜的生产成本。此外，利用多重结构的构建获得声音、振动能转化的多功能透明电磁屏蔽焦耳加热薄膜。本发明的透明电磁屏蔽膜具有高环境稳定性以及高透光率，还同时具有将机械振动能转化为电能、触控和焦耳热的功能。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种基于金属纳米线的多层结构透明电磁屏蔽膜，该多层结构透明电磁屏蔽膜由平行排列的两层以上的透明导电屏蔽薄膜组成，每层透明导电屏蔽薄膜包括：透明基体以及负载其上的金属纳米线层和活性材料层。

根据本发明，优选地，每层透明导电屏蔽薄膜的设置方式相同，所述每层透明导电屏蔽薄膜的设置方式相同是指每层透明导电屏蔽薄膜上的金属纳米线层和活性材料层朝向相同，并且，相邻两层透明导电屏蔽薄膜之间的距离为0-λmm，其中λ为所需屏蔽的电磁波波长。

根据本发明，所述透明基体的厚度可以为0.025mm-10mm，优选为0.025mm-0.125mm；所述金属纳米线在所述透明基体上的面密度可以为40-5000mg m^-2，优选为40-500mg m^-2；所述活性材料在所述透明基体上的面密度可以为5-500mg m^-2，优选为10-100mgm^-2。

根据本发明，所述透明基体的材料可以为本领域常规材料，具体地，所述透明基体的材料可选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、玻璃和石英中的至少一种。

根据本发明，所述的多层结构内部可以为真空、填充空气、或填充透明基体材料。

根据本发明，优选地，所述金属纳米线选自银纳米线、铜纳米线、镍纳米线和铁纳米线中的至少一种。