[发明专利]CNS屏蔽线

说明书

相关申请的声明

本申请为2010年4月23日提交的美国申请12/766,812的部分延续案，所述美国申请又要求2009年4月24日提交的美国临时申请61/172,503以及2009年4月28日提交的美国临时申请61/173,435的权益，所述两个美国临时申请的全部内容都通过参考并入本文中。

技术领域

本发明一般性地涉及吸收电磁(EM)辐射的材料。

背景技术

由外部来源发出的电磁传导或电磁辐射所造成的不想要的干扰可不利地影响电气和电子电路的性能。这些不想要的干扰可中断、妨碍或以其它方式降低电气和电子电路的有效性能。已经开发出屏蔽电气和电子电路不受外部电磁干扰(EMI)的壳体(housing)结构。通常通过将壳体结构构造成限制电磁场穿透到内部封闭空间而实现EMI屏蔽。使用传导材料制造的壳体结构称为“法拉第笼”(Faraday cage)，其用作阻挡电磁场的屏障。更具体地，并且如在本领域中已知的，法拉第笼是通过导电材料形成的外壳(enclosure)并且可用以阻挡外部电磁干扰。当所述壳体结构受到外部电磁力时，在传导性壳体结构中产生电流，所述电流又产生对抗并取消外部电磁场的电磁力。

同样地，防雷系统利用传导性壳体以提供雷电流的低阻抗通路，同时减小流经传导性壳体结构的电流的热效应。这些减小的热效应减小了由雷击造成的火灾危险。

通常，用于制造此类屏蔽EMI的壳体结构和/或用于防雷应用的传导材料包括高传导性金属，例如铜和铝。然而，这些金属相对重。较轻的材料例如复合材料(composite)或甚至由传导纤维例如碳制成的那些“复合材料”通常是绝缘性的，并因此由于存在基质材料(例如树脂)而具有差的EMI屏蔽和防雷特性。虽然这样的复合材料因其特定特性而合乎需要，但是不适用于需要良好的EMI屏蔽和/或防雷特性的应用。

为了改进复合材料的EMI屏蔽和防雷特性，已经将金属填料、金属涂层、金属网或其它金属组分引入复合材料中。然而，这些引入会产生更重且更复杂的复合材料。期望有适用于EMI屏蔽和/或防雷应用的可选复合材料。本发明满足了这种需要并且还提供了相关益处。

发明内容

在一些方面，本文中所公开的实施方式涉及用于电磁干扰(EMI)屏蔽应用中的复合材料，其包括设置于基质材料的至少一部分中的碳纳米管(CNT)注入的纤维材料。所述复合材料能够在约0.01MHz至约18GHz的频率范围内吸收电磁(EM)辐射、反射EM辐射或其组合。以电磁干扰(EMI)屏蔽效能(shielding effectiveness，SE)所测量的，所述复合材料的EM屏蔽能力在约40分贝(dB)至约130dB的范围内。

在一些方面，本文中所公开的实施方式涉及一种制造上述复合材料的方法，所述方法包括在基质材料的一部分中设置CNT注入的纤维材料，其中控制所述CNT注入的纤维材料在基质材料内的取向，和固化该基质材料。所述CNT注入的纤维材料的受控取向控制了在整体复合结构内注入于其上的CNT的相对取向。

在一些方面，本文中所公开的实施方式涉及包括上述复合材料的面板。所述面板适于与用于EMI屏蔽应用中的装置接合(interface)。所述面板还配备有电接地(electrical ground)。

在一些方面，本文中所公开的实施方式提供一种包含碳纳米结构(CNS)屏蔽层的屏蔽线，所述CNS屏蔽层在基质材料中包含CNS材料，所述CNS屏蔽层为单片的(monolithic)并且设置在导线和任选的介电层周围，和当介电层存在时，将该介电层设置在所述CNS屏蔽层和所述导线之间。

在一些方面，本文中所公开的实施方式提供一种包含CNS材料的挤出型热塑性护套，所述挤出型热塑性护套被构造成保护至少一条线。

在一些方面，本文中所公开的实施方式提供一种热塑性制品，其包含CNS注入的纤维材料和柔性热塑性树脂，所述柔性热塑性树脂包含选自聚对苯二甲酸乙二醇酯酯(PET，Mylar)、聚四氟乙烯(PTFE)和聚氯乙烯(PVC)中的至少一者。

附图说明

图1示出了通过连续CVD工艺生长在AS4碳纤维上的多壁CNT(MWNT)的透射电子显微镜(TEM)图像。

图2示出了通过连续CVD工艺生长在AS4碳纤维上的双壁CNT(DWNT)的TEM图像。