[发明专利]一种具备定向电磁屏蔽性能的双屏蔽结构材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种具备定向电磁屏蔽性能的双屏蔽结构材料及制备方法，步骤包括：通过化学沉积工艺将廉价易得的三聚氰胺海绵的多孔骨架导电化处理，并作为定向电磁屏蔽复合材料的三维导电网络结构骨架；通过真空辅助过滤的方法将碳纳米管抽滤成膜，独特工艺使得制备的碳纳米管薄膜具有二维层状结构；利用可降解柔性聚合物聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯将三维导电网络结构骨架与二维层状结构进行组装，通过两者协同作用共同提高双屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能，同时由于双屏蔽结构复合材料的各向异性，当电磁波从双屏蔽复合材料的不同侧入射时，对电磁波的损耗路径不一致导致对电磁波总的屏蔽效能有明显差异，从而具备定向电磁屏蔽性能。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽领域，特别涉及一种具备定向电磁屏蔽性能的双屏蔽结构材料及制备方法。

背景技术

随着航空航天、5G通信技术、可隐身战斗机、可穿戴柔性电子皮肤技术不断发展，对电磁屏蔽材料的电磁屏蔽性能、轻质、柔性等要求也越来越高。相对于金属材料聚合物材料本身拥有很多的优点，比如密度低、易加工成型、耐化学腐蚀、绝缘绝热等。因此，在过去的几十年中，聚合物材料在国防建设和国民经济的各个领域中得到了越来越广泛的应用。当然聚合物材料也存在着一些缺点和一定的局限性，例如绝大部分聚合物材料都易燃且不耐高温，强度上不如金属材料。聚合物基电磁屏蔽复合材料主要是由聚合物基体和导电或磁性填料复合制备得到，常见的填料主要分为金属填料(铜、银纳米线等)、碳系填料(碳纳米管、碳纤维、石墨、碳黑、石墨烯等)、MXene填料和磁性纳米粒子填料等。聚合物主要起分散和支撑填料以及提供复合材料力学性能的作用，我们所常见的聚合物对电磁波几乎没有屏蔽和吸收作用。

聚合物材料作为导电或磁性填料的载体，由于其电绝缘性能，可以降低复合材料表面阻抗不匹配，使得电磁波更容易进入复合材料内部从而减少了复合材料表面的反射及散射，起着传输电磁波的功能，而导电或磁性填料作为聚合物基电磁屏蔽复合材料的关键部分则担负着对电磁波的反射或吸收作用。导电填料本身的性能的优劣以及其在聚合物基体之间是否能够形成良好的导电通路是提高复合材料电磁屏蔽效能的关键，另一方面填料与聚合物基体之间能否形成良好阻抗匹配是降低复合材料对电磁波大量反射吸收效能的关键从而避免电磁波的二次污染。

随着国内外学者对电磁屏蔽机理的系统深入研究，发现对于聚合物基电磁屏蔽复合材料除了导电或导磁填料本身的性能的优劣以外，导电填料在聚合物基体之间在能够形成良好的导电网络的基础上，复合材料的微观结构对电磁波的屏蔽性能具有重要影响。目前通过对聚合物电磁屏蔽复合材料的微观结构设计，提高其电磁屏蔽性能，同时拓展其在不同领域的适用性。常见的微观结构有：多孔泡沫结构、多层结构、梯度结构、隔离结构等。复合材料的微观结构不同，对电磁波屏蔽的机理不同。单一结构的复合材料由于各向同性，往往对电磁波的屏蔽效率没有具备定向电磁屏蔽的性能。对于大多数屏蔽材料，当电磁波从材料的任意一侧入射时，对电磁波总的屏蔽效能(EMI SE_T)几乎一致，区别的只是吸收损耗效能(SE_A)和反射损耗效能(SE_R)。从已公开专利方面来看，目前还没有一种具有定向电磁屏蔽性能的电磁屏蔽材料及其制备方法的相关专利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，公开了一种具备定向电磁屏蔽性能的双屏蔽结构材料及制备方法，步骤包括：通过化学沉积工艺将廉价易得的三聚氰胺海绵的多孔骨架导电化处理，并作为定向电磁屏蔽复合材料的三维导电网络结构骨架；通过真空辅助过滤的方法将碳纳米管抽滤成膜，独特工艺使得制备的碳纳米管薄膜具有二维层状结构；利用可降解柔性聚合物聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯将三维导电网络结构骨架与二维层状结构进行组装，通过两者协同作用共同提高双屏蔽复合材料的电磁屏蔽性能，同时由于双屏蔽结构复合材料的各向异性，当电磁波从双屏蔽复合材料的不同侧入射时，对电磁波的损耗路径不一致导致对电磁波总的屏蔽效能有明显差异，从而具备定向电磁屏蔽性能。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：