一种基于超材料结构的电磁屏蔽膜

1.本发明公开了一种针对具有超材料结构的电磁屏蔽膜。


背景技术：

2.随着现代电子工业快速蓬勃的发展，电子类产品及无线通讯设备使用趋于日常化和大众化，致使电子波的应用波段不断扩展，强度不断加强，使空间电磁环境日益复杂。电磁辐射污染日益严重已受到越来越多的关注，电磁波不仅干扰各种电子设备的正常运行，同时也威胁通讯设备的信息安全，更加严重的会对人类的身体健康产生危害，与此同时，电磁波污染已被列为国际公害之一。对此世界各国在防止电磁波泄露和造成电磁危害付出了巨大的努力，目前主要采用电磁屏蔽材料对电磁波进行屏蔽。
3.现有技术中的屏蔽膜不仅屏蔽功效单一而且屏蔽效果也不理想极易造成电磁波的二次污染，近几年，超材料结构日益兴起，超材料指的是一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。相比较于传统的电磁屏蔽膜，具有屏蔽波段范围广，屏蔽效果强，易于改变其结构从而屏蔽不同类型的电磁波，在屏蔽性能上更加表现为吸收而非折射，这样就极大程度的避免了电磁波的二次污染。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种电磁屏蔽膜以解决上述的技术问题。
5.本发明的一个技术方案是：
6.一种基于超材料结构的电磁屏蔽膜，包括：
7.包括载体薄膜层(1)、绝缘层(2)、屏蔽层(3)、导电胶层(4)、聚酯薄膜层(5)；所述载体薄膜层、绝缘层、屏蔽层、导电胶层、聚酯薄膜层之间以此层叠分布。
8.在其中一实施例中，所述载体薄膜层(1)对绝缘层起到承载的作用，一般为高
9.分子聚合物薄膜层，为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚苯并咪唑(pbi)等薄膜的一种或几种的改性薄膜，其厚度为15～20μm。
10.在其中一实施例中，所述绝缘层(2)为竹炭/高密度聚乙烯复合材料，其竹炭的含量为50％～70％，具有较高的导电率，实现了绝缘的功能，其厚度为4～20μm。
11.在其中一实施例中，所述屏蔽层(3)为一种基于超材料结构的电磁屏蔽层。以一种具有散热性能的复合材料纤维布作为基底材料，以导电银胶为墨水在材料基底上绘制电磁屏蔽结构单元形状，从而制备成电磁屏蔽层，其厚度为5～15μm。
12.在其中一实施例中，所述导电胶层(4)为含有导电粒子或不含有导电粒子的导电胶层，其导电粒子以金属粉末为原料的导电材料，金属可以为铜、银、镍、银包镍、银包铜、镍包铜等，所述导电胶层(4)的厚度为5～20μm，所述导电胶层(4)中导电粒子的含有量为5％～70％，且所述导电胶层(4)的形状为树状、纤维状、片状、球状。
13.在其中一实施例中，所述聚酯薄膜层(1)的厚度为10～20μm，具有良好的耐磨性及耐高温性。
14.在其中一实施例中，将竹炭与高密度聚乙烯分别放入温度为100和80度的电热恒温鼓风干燥箱中烘干24h。按一定比例称取竹炭粉和高密度聚乙烯进行机械混合，然后将混合物投入微型双螺旋杆挤压出机中进行混合，最后将挤出后的材料在热压机中进一步模压成型。
15.在其中一实施例中，所述基底材料为一种具有散热效果的复合材料纤维布，本体由多股纤维交错编织而成，以碳纤维、玻璃纤维或者是芳纶纤维的一种或多种交织组成。把软化且具有黏性的液态树脂加入缝隙中致冷却后形成纤维布。
16.在其中一实施例中，所述导电笔的墨水为导电银胶。
17.在其中一实施例中，所述电磁屏蔽单元结构为矩形开口谐振环，开口朝向不同方向，以引起不同的电谐振和磁谐振，从而是实现以吸波为主的电磁屏蔽。
18.在其中一实施例中，所述结构单元形状可根据不同波段不同频率的情况，设计与波长相对应的结构单元尺寸和大小。
19.在其中一实施例中，所述设计单元结构可通过计算机绘图软件实现，如solid works、cad等。
20.在其中一实施例中，所述绘制方法包括打印、喷涂、pcb工艺但不局限于上述方法。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1.本发明中，具有超材料结构的电磁屏蔽膜具有较高的弯曲强度、张力和柔韧性；具有屏蔽波段范围广，屏蔽效果强，易于改变其屏蔽层的超材料结构从而屏蔽不同类型的电磁波，在屏蔽性能上更加表现为吸收而非折射，这样就极大程度的避免了电磁波的二次污染；聚酯薄膜层具有良好的耐磨性及耐高温性。
23.2.本发明中，电磁屏蔽膜在低频(30-150hz)阶段，屏蔽效能(se)逐渐增加，在中频(150-500hz)阶段，屏蔽效能(se)先逐渐增加，最后逐步趋于稳定；本发明中的屏蔽层所述的超材料具有卓越的电磁屏蔽效果，且主要为吸波，可用于特定频率电磁波的屏蔽。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实例一起用于解释发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1为本发明的结构示意图。
26.图2为本发明中屏蔽层上的一种分布结构示意图。
具体实施方式
27.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不局限于下面所描述的方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.本发明提供一种基于超材料结构的电磁屏蔽膜，该屏蔽膜包括：
30.载体薄膜层，所述载体薄膜层(1)对绝缘层起到承载的作用，一般为高分子聚合物薄膜层，为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚苯并咪唑(pbi)等薄膜的一种或几种的改性薄膜，其厚度为15～20μm。
31.绝缘层，所述绝缘层(2)为竹炭/高密度聚乙烯复合材料，其竹炭的含量为50％～70％，具有较高的导电率，实现了绝缘的功能，其厚度为4～20μm。
32.屏蔽层，所述屏蔽层(3)为一种基于超材料结构的电磁屏蔽层。以一种具有散热性能的复合材料纤维布作为基底材料，以导电银胶为墨水在材料基底上绘制电磁屏蔽结构单元形状，从而制备成电磁屏蔽层，其厚度为5～15μm。
33.导电胶层，所述导电胶层(4)为含有导电粒子或不含有导电粒子的导电胶层，其导电粒子以金属粉末为原料的导电材料，金属可以为铜、银、镍、银包镍、银包铜、镍包铜等，所述导电胶层(4)的厚度为5～20μm，所述导电胶层(4)中导电粒子的含有量为5％～70％，且所述导电胶层(4)的形状为树状、纤维状、片状、球状。
34.聚酯薄膜层，所述聚酯薄膜层(1)的厚度为10～20μm，具有良好的耐磨性及耐高温性。
35.在其中一实施例中，将竹炭与高密度聚乙烯分别放入温度为100和80度的电热恒温鼓风干燥箱中烘干24h。按一定比例称取竹炭粉和高密度聚乙烯进行机械混合，然后将混合物投入微型双螺旋杆挤压出机中进行混合，最后将挤出后的材料在热压机中进一步模压成型
36.在其中一实施例中，所述基底材料为一种具有散热效果的复合材料纤维布，本体由多股纤维交错编织而成，以碳纤维、玻璃纤维或者是芳纶纤维的一种或多种交织组成。把软化且具有黏性的液态树脂加入缝隙中致冷却后形成纤维布。
37.在其中一实施例中，所述导电笔的墨水为导电银胶。
38.在其中一实施例中，所述电磁屏蔽单元结构为矩形开口谐振环，开口朝向不同方向，以引起不同的电谐振和磁谐振，从而是实现以吸波为主的电磁屏蔽。
39.在其中一实施例中，所述结构单元形状可根据不同波段不同频率的情况，设计与波长相对应的结构单元尺寸和大小。
40.在其中一实施例中，所述设计单元结构可通过计算机绘图软件实现，如solid works、cad等。
41.在其中一实施例中，所述绘制方法包括打印、喷涂、pcb工艺但不局限于上述方法。
42.其电磁屏蔽膜的工作原理：对于电磁波的屏蔽主要针对于电磁波的吸收与反射。运用矩形开口谐振环，对称均匀排列的开口谐振环等效于电容，金属环等效于电感。当电磁波中的磁场分量垂直接触于金属环时，引起磁共振，当电磁波中的电场分量垂直接触于谐振环时，则会引起电共振。磁共振和电共振都电磁波能量的消耗，就表现为吸波。虽然电磁波的吸收和反射都能够显著的提高材料的电磁屏蔽性能，但为了避免电磁波的二次污染和其他不必要的损失，电磁屏蔽仍以吸波为主。