一种有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法.pdf

一种有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法，属于电磁辐射的吸收与屏蔽处理技术及相关材料。本发明将纯度高于95％的Fe、Ni、Co软磁金属粉末，或三者之间任何比例的合金粉末、导电聚合物、有机粘合剂三部分直接混合而成。这种制备方法操作简单，制作成本低廉。同时，通过多层复合，补偿因此带来的对吸波与屏蔽性能可能的损伤，可进一步提高吸波性能的频段宽度，在材料厚度低于1毫米的情况下使2～18GHz频段的吸波能力为－4～－16dB，或使30～1300MHz频段的屏蔽能力高于50dB。

1、  一种有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法，其特征在于，将纯度高于95％的Fe、Ni、Co软磁金属粉末，或三者之间任何比例的合金粉末、导电聚合物、有机粘合剂三部分直接混合而成，然后再将混合成的吸波或屏蔽材料制成涂层、膜、布或板材，其单层厚度为2微米至30毫米，重复制作这种涂层、膜、布或板材，制成多层累加结构，其累加层数为1至100层。

2、  根据权利要求1所述的有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法，其特征在于，软磁金属粉末呈基本等轴状的颗粒，其粒径范围在20纳米至20微米。

3、  根据权利要求1所述的有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法，其特征在于，导电聚合物的电导率范围为10^-6～10⁵s/cm。

4、  根据权利要求1所述的有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法，其特征在于，导电聚合物与软磁金属粉的体积比为0.99∶0.01至0.01∶0.99；导电聚合物和软磁金属粉总体积与有机粘合剂的体积比范围为0.95∶0.05至0.02∶0.98。

一种有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法
技术领域
本发明属于电磁辐射的吸收与屏蔽处理技术及相关材料。
背景技术
发展电磁波吸波及屏蔽材料可以治理或消除电磁污染所造成的危害，同时电磁波吸波及屏蔽材料可以广泛应用于工业电子设施，以抵抗电磁干扰。
电磁波吸收材料能够把电磁辐射能量转换成其它形式的能量，以大幅度地降低电磁波的反射、透射，从而实现吸波和屏蔽效果。2003年9月10日所公开的中国专利03121536.X“有机/无机复合电磁波吸收及屏蔽涂层材料”中报道了一种有机/无机复合电磁波吸波及屏蔽涂料的构成模式。这种涂料由高软磁吸波性金属粉末、具备吸波特性的导电聚合物和有机粘合剂三部分构成，以充分利用软磁金属粉末和导电聚合物对电磁波的综合损耗作用。但采用上述方法制备复合材料时需要先把导电聚合物包覆于软磁金属粉末之外，然后再与有机粘合剂均匀地混合在一起。导电聚合物包覆软磁金属粉末的复合操作需要经过较长时间的混合加工过程，在加工过程中很难控制导电聚合物在软磁金属粉外包覆的厚度和均匀程度。这种较复杂的操作不仅会造成制备成本的提高，而且使所制备材料的吸波性能往往只限于较小的频段范围，如上述公开专利技术中报道的2～12GHz频段范围的吸波性能。
发明内容
本发明提出一种由软磁金属粉末、导电聚合物、有机粘合剂三部分直接混合构成有机/无机复合电磁波吸波及屏蔽材料的制备方法。这种方法操作简单，制作成本低廉。同时，通过多层复合，补偿因此带来的对吸波与屏蔽性能可能的损伤，可进一步提高吸波性能的频段宽度。
本发明提出的有机/无机多层混合电磁波吸波、屏蔽材料的制备方法，是将纯度高于95％的Fe、Ni、Co软磁金属粉末，或三者之间任何比例的合金粉末、导电聚合物、有机粘合剂三部分直接混合而成，然后再将混合成地吸波或屏蔽材料制成涂层、膜、布或板材，其单层厚度为2微米至30毫米，重复制作这种涂层、膜、布或板材，制成多层累加结构，其累加层数为1至100层。
本发明中软磁金属粉末呈基本等轴状的颗粒，其粒径范围在20纳米至20微米；导电聚合物的电导率范围为10^-6～10⁵s/cm；导电聚合物与软磁金属粉的体积比为0.99∶0.01至0.01∶0.99；导电聚合物和软磁金属粉总体积与有机粘合剂的体积比范围为0.95∶0.05至0.02∶0.98。
利用本发明制作吸波或屏蔽材料时省去了导电聚合物包覆于软磁金属粉末之外的这一工序，简化了制备过程，为降低制作成本提供了前提。其中，可以显著降低50dB以上屏蔽材料的制作成本。上述复合吸波材料中不同的软磁金属粉尺寸、导电聚合物电导率及其不同的组分配比会造成不同的特征吸波频段。因此本发明在发挥复合材料的吸波特性的同时，利用不同组分的多层吸波结构实现吸波频段的扩展，可使吸波频段扩展至2～18GHz的范围。
具体实施方式
实施例一：选用纯度为97％的等轴状纯铁粉末颗粒，其粒径在20纳米至1微米的范围。选用电导率为10^-2s/cm的导电聚苯胺，并选用聚脲作有机粘和剂。纯铁粉、导电聚苯胺与聚脲粘和剂的体积比为10∶10∶80。将纯铁粉、导电聚苯胺与聚脲粘和剂直接混合后涂覆于铝板表面，共涂覆2层，第1层0.3毫米厚，第2层0.6毫米厚。检测后该试板在2～18GHz频段的吸波能力为-4～-16dB。
实施例二：选用纯度为96％的等轴状纯镍粉末颗粒，其粒径在10纳米至80纳米的范围。选用电导率为10²s/cm的导电聚苯胺，并选用环氧树脂作有机粘和剂。纯镍粉、导电聚苯胺与环氧树脂粘和剂的体积比为5∶10∶85。将纯镍粉、导电聚苯胺与环氧树脂粘和剂直接混合后涂覆于树脂板表面，共涂覆2层，第1层0.2毫米厚，第2层0.5毫米厚。检测后该试板在30～1300MHz频段的屏蔽能力为50～60dB。