电磁波屏蔽膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电磁屏蔽，特别是涉及一种电磁波屏蔽膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电子设备中通常并存多种电磁波频段，不同频段的信号在传输过程中既可能相互干扰，影响通信质量，又需要在必要时进行交互，以实现整机功能。因此，对于电子设备的模块单元，一方面要抑制无用信号，另一方面又要避免有用信号被屏蔽。传统方案主要采用宽频屏蔽材料，通过体屏蔽效应可以在全频段衰减，从而在宽频段范围抑制电磁波干扰，然而，这类材料无法屏蔽特定的频段，即无法实现屏蔽特定干扰信号和选择性透有用信号，导致设备内部信号传输效率下降或功能异常。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种电磁波屏蔽膜及其制备方法和应用，所述电磁波屏蔽膜能够实现对有用信号的选择性透传以及对干扰信号的有效屏蔽，并具有较高的柔性。

2、一种电磁波屏蔽膜，所述电磁波屏蔽膜包括：至少一个高频层和至少一个低频层，所述高频层与所述低频层交替层叠设置，所述高频层包括第一基体以及分散于所述第一基体中的高频软磁复合材料和第一电磁屏蔽颗粒，所述低频层包括第二基体以及分散于所述第二基体中的低频软磁复合材料和第二电磁屏蔽颗粒；

3、其中，所述高频软磁复合材料的电磁波屏蔽频段为x，所述低频软磁复合材料的电磁波屏蔽频段为y，其中，60ghz≤x≤80ghz，1ghz≤y≤4ghz；

4、所述第一电磁屏蔽颗粒和所述第二电磁屏蔽颗粒的孔隙率范围独立地选自15%~45%，且所述第一电磁屏蔽颗粒和所述第二电磁屏蔽颗粒分别包括第三基体以及分散于所述第三基体中的复合填料和导电纤维，所述第三基体的材料至少包括石墨烯，所述复合填料包括拓扑绝缘体和软磁合金。

5、在其中一个实施例中，所述第一电磁屏蔽颗粒的孔隙率范围小于所述第二电磁屏蔽颗粒的孔隙率范围；

6、及/或，所述第一电磁屏蔽颗粒和所述第二电磁屏蔽颗粒的孔隙变化率k满足：2×(n1-n2)/h≤k≤4×(n1-n2)/h，其中，n1为最大孔隙率，n2为最小孔隙率，h为电磁波屏蔽膜的厚度。

7、在其中一个实施例中，满足以下条件中的至少一个：

8、（1）所述第一电磁屏蔽颗粒的孔隙率范围为15%~25%；

9、（2）所述第二电磁屏蔽颗粒的孔隙率范围为35%~45%；

10、（3）所述高频层的厚度为0.3mm~0.5mm；

11、（4）所述低频层的厚度为0.5mm~0.8mm；

12、（5）所述高频软磁复合材料、所述第一电磁屏蔽颗粒与所述第一基体的质量比为1:0.8:3~3:2.4:10；

13、（6）所述低频软磁复合材料、所述第二电磁屏蔽颗粒与所述第二基体的质量比为2:1.5:3~3:4:6；

14、（7）所述高频软磁复合材料和所述低频软磁复合材料的最大粒径均大于或等于20μm；

15、（8）所述第一电磁屏蔽颗粒和所述第二电磁屏蔽颗粒的最大粒径均大于或等于30μm；

16、（9）所述第三基体在所述第一电磁屏蔽颗粒中的质量分数为50%以上，且所述复合填料在所述第一电磁屏蔽颗粒中的质量分数大于所述导电纤维在所述第一电磁屏蔽颗粒中的质量分数；

17、（10）所述第三基体在所述第二电磁屏蔽颗粒中的质量分数为50%以上，且所述复合填料在所述第二电磁屏蔽颗粒中的质量分数大于所述导电纤维在所述第二电磁屏蔽颗粒中的质量分数。

18、在其中一个实施例中，满足以下条件中的至少一个：

19、（1）所述高频软磁复合材料选自ni-zn软磁合金或其氧化物、co-zn软磁合金或其氧化物、fe-ni软磁合金或其氧化物、co-fe软磁合金或其氧化物中的至少一种；

20、（2）所述低频软磁复合材料选自mn-zn软磁合金或其氧化物、cu-zn软磁合金或其氧化物中的至少一种；

21、（3）所述高频软磁复合材料和所述低频软磁复合材料的平均粒径分别独立地选自5μm~10μm；

22、（4）所述第一电磁屏蔽颗粒和所述第二电磁屏蔽颗粒的平均粒径分别独立地选自15μm~25μm；

23、（5）所述第一电磁屏蔽颗粒中，所述第三基体、所述复合填料与所述导电纤维的质量比为10~15:4~6:2~4；

24、（6）所述第二电磁屏蔽颗粒中，所述第三基体、所述复合填料与所述导电纤维的质量比为10~15:4~6:2~4。

25、在其中一个实施例中，满足以下条件中的至少一个：

26、（1）所述第一基体和所述第二基体分别独立地选自环氧树脂、聚氨酯或有机硅树脂中的至少一种；

27、（2）所述第三基体的材料为石墨烯，或者，所述第三基体的材料为金属阳离子交联的石墨烯-羧酸盐复合材料；

28、（3）所述复合填料为拓扑绝缘体与软磁合金组成的复合体；

29、（4）所述导电纤维包括碳基纤维以及依次包覆于所述碳基纤维表面的聚合物层和金属层；

30、（5）所述导电纤维的长径比为1:5~1:7。

31、在其中一个实施例中，满足以下条件中的至少一个：

32、（1）所述石墨烯选自氧化石墨烯；

33、（2）所述金属阳离子选自eu3+；

34、（3）所述羧酸盐选自海藻酸钠；

35、（4）所述金属阳离子交联的石墨烯-羧酸盐复合材料中，石墨烯与羧酸盐的质量比为1:2~3:8，羧酸盐与金属阳离子的摩尔比为2:1~4:1；

36、（5）所述复合填料中拓扑绝缘体与软磁合金的质量比为1:1~1:3；

37、（6）所述拓扑绝缘体选自纳米bi2se3；

38、（7）所述软磁合金选自feco合金或fenico合金中的至少一种；

39、（8）所述复合填料的粒径为100nm~300nm；

40、（9）所述聚合物层选自聚多巴胺层；

41、（10）所述金属层选自液态金属层；

42、（11）所述导电纤维中碳基纤维、聚合物层与金属层的质量比为1:1:2~2:1:8。

43、一种如上述的电磁波屏蔽膜的制备方法，包括以下步骤：

44、先将复合填料进行磁化处理，然后将第三基体的材料、复合填料以及导电纤维混合，在0℃以下的温度梯度场中进行冷冻干燥处理，然后球磨，分别得到第一电磁屏蔽颗粒和第二电磁屏蔽颗粒；

45、其中，制备所述第一电磁屏蔽颗粒和所述第二电磁屏蔽颗粒的冷冻干燥处理分别独立地包括依次进行的第一阶段、第二阶段和第三阶段，所述第一阶段的温度为t1，所述第二阶段的温度为t2，所述第三阶段的温度为t3，t1＞t3＞t2；

46、将所述第一电磁屏蔽颗粒与高频软磁复合材料在磁场强度为b1的条件下混合，然后加入第一基体进行混合，再压合得到高频层；将所述第二电磁屏蔽颗粒与低频软磁复合材料在磁场强度为b2的条件下混合，然后加入第二基体进行混合，再压合得到低频层，其中，b1＜b2，将所述高频层与所述低频层交替层叠压合，得到电磁波屏蔽膜。

47、在其中一个实施例中，满足以下条件中的至少一个：

48、（1）所述复合填料的磁化处理为在脉冲磁场中进行处理，磁场强度为0.3t~0.5t，频率为1hz~10hz；

49、（2）所述第三基体的材料、所述复合填料以及所述导电纤维的混合是在交变磁场中进行，磁场强度为10mt~20mt，频率为5hz~100hz；

50、（3）所述第一阶段的温度t1为-18℃~-22℃，时间为1h~2h；

51、（4）所述第二阶段的温度t2为-160℃~-180℃，时间为1h~2h；

52、（5）所述第三阶段的温度t3为-40℃~-60℃，时间为4h~6h；

53、（6）从所述第一阶段至所述第二阶段的温度变化速率为10℃/min~30℃/min；

54、（7）从所述第二阶段至所述第三阶段的温度变化速率为2℃/min~8℃/min；

55、（8）b1为20mt~30mt；

56、（9）b2为40mt~50mt。

57、在其中一个实施例中，当所述第三基体的材料为金属阳离子交联的石墨烯-羧酸盐复合材料时，所述金属阳离子交联的石墨烯-羧酸盐复合材料的制备方法包括：将石墨烯分散成石墨烯分散液，将所述石墨烯分散液与羧酸盐、金属盐于40℃~50℃，反应10h~12h，得到金属阳离子交联的石墨烯-羧酸盐复合材料。

58、一种如上述的电磁波屏蔽膜在电子设备中的应用。

59、本发明中，通过将特定电磁波屏蔽频段的高频软磁复合材料与具有特定材质及孔隙率的第一电磁屏蔽颗粒分散于第一基体中，协同作用形成可屏蔽高频段干扰信号的高频层；通过选择特定电磁波屏蔽频段的低频软磁复合材料与特定材质及孔隙率的第二电磁屏蔽颗粒分散于第二基体中，协同作用形成可屏蔽低频段干扰信号的低频层，在高频层与低频层的共同作用下，能够实现对特定频段的干扰信号屏蔽，同时不会影响该频段以外其他有用信号的正常透传，从而在保证设备功能稳定运行的同时，减少不同信号噪声之间的相互干扰，净化电子设备内部空间的电磁环境，获得优异的综合电磁波抑制效果。此外，本发明还可以利用材料本身的特性，赋予电磁波屏蔽膜较高的柔性。