[发明专利]一种温度响应型电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种温度响应型电磁屏蔽材料及其制备方法，属于复合材料领域。该材料包括位于顶层和底层的PVDF/Fe₃O₄纤维薄膜以及位于中间层的相变复合材料；相变复合材料包括多孔支架以及吸附在多孔支架上的有机相变材料；多孔支架由膨胀石墨与多壁碳纳米管的混合物构成。其中相变复合材料中因有机相变材料的特性，能够将热能进行存储与释放，实现了复合材料对电子设备温度的控制，将其稳定在一定温度范围内。本发明提供的温度响应型电磁屏蔽材料对电磁波具有优秀的屏蔽作用，在防止外界电磁波对工作电子设备干扰的同时也阻止了电子设备高效、高频工作产生的电磁波对外界的电磁污染。同时，具有较为优秀的热管理性能以及良好的热导率。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种温度响应型电磁屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

随着5G通信技术的快速发展，电子设备的集成度与工作频率都在不断提高，但其总体体积不断减小。电子设备长期暴露在高频的电磁辐射下可能会导致其发生故障，同时，电子设备在高频工作下会导致周围环境温度升高，同时在工作状态下自身也会发射的电磁波对外界造成电磁污染，高频的电磁辐射也会危害人体健康。因此，对于电子设备而言，屏蔽外界电磁波的干扰，防止其工作产生的电磁波对外界环境的电磁污染是有必要的。解决电磁污染最有效的方法是制备重量轻、衰减能力强、机械稳定性好的电磁干扰屏蔽材料和微波吸收材料。

除了确保电子设备屏蔽电磁波干扰之外，自身在高功率工作下导致工作环境温度升高出现安全隐患，自身产生的电磁波也存在对外界的污染，所以确保电子设备工作环境温度保持在合理范围内是另一个亟待解决的问题。只有将温度保持在合适的工作环境温度范围内使用设备，才能保证电子设备的安全运行。因此，迫切需要通过合理且有效的温度控制方法对电子设备进行热管理，以确保电子设备在其合适的工作温度范围内运行。与传统的基于空气和液体的温度控制技术相比，相变材料(PCM)的热管理技术已成为研究热点。相变材料可以在保持恒温的同时以潜热的形式储存和释放能量。被公认为是热防护和电子冷却系统的最佳控温材料之一。通过所需求的最佳工作温度范围选择合适的相变材料，可以将电子器件的工作温度控制在合理的范围内。

发明内容

针对上述现有的技术存在的问题，本发明提供一种温度响应型电磁屏蔽材料及其制备方法，该材料具有优异的电磁屏蔽效果和热管理性能，且制备方法简单，具有极好的推广价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明公开的一种温度响应型电磁屏蔽材料为顶中底三部分的夹层结构，其包括作为顶层和底层的PVDF/Fe₃O₄纤维薄膜以及位于中间层的相变复合材料；所述相变复合材料包括多孔支架以及吸附在多孔支架上的有机相变材料；所述多孔支架由膨胀石墨与多壁碳纳米管的混合物构成；

具体的包括以下步骤：

(1)相变复合材料的制备：将有机相变材料放置在水浴加热中，待其完全融化后将其转移到超声水浴中并加入多壁碳纳米管。通过机械搅拌与超声波使多壁碳纳米管均匀分散，然后加入膨胀石墨在水浴和超声环境下进行机械搅拌。搅拌15-20分钟待混合物均匀分散后转移到真空干燥箱中进行真空干燥3小时。随后取出混合物放置在直径为30mm的冷压模具中进行冷压压制形成相变复合材料。进一步的，根据电子设备合理的工作温度范围选择有机相变材料为正二十烷、聚乙二醇2000或聚乙二醇4000等；所述碳纳米管为多壁碳纳米管；所述相变复合材料中有机相变材料的质量含量为20-80％；所述水浴、超声水浴、真空干燥的温度均控制在60℃-80℃。更进一步的，冷压压制的压力为5-15MPa，压制时间为5-10分钟；所述相变复合材料的厚度为0.5-3mm。