[发明专利]一种液态金属/碳纤维复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种液态金属/碳纤维复合材料及其制备方法和应用。所述液态金属/碳纤维复合材料包括：碳纤维基体以及设在所述碳纤维基体表面的液态金属层。本发明得到的液态金属/碳纤维复合材料具有物理特性均匀，柔性可弯曲、电磁屏蔽性好等优点。本发明提供的制备方法操作简单，高效便捷，可大批量生产，适用于工业生产。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽材料领域，更具体地，涉及一种可用于电磁屏蔽领域的液态金属/碳纤维复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代电子工业的高速发展,各种军用、商用和家用电子产品的数量急剧增加,而电子线路和元件的微型化、集成化、轻量化和数字化,均导致了日常使用的电子产品易受外界电磁波干扰而出现误动、图像障碍及声音障碍等，同时这些电子产品本身也向外发射电磁波,从而造成电磁波公害。

电磁屏蔽设计是现代电子设备的必备要求，采用电磁屏蔽材料设计和制造电子设备的壳体(罩)是行之有效的技术途径之一，电磁屏蔽材料的研发也愈发成为人们关注的重要课题。各种新型材料向着屏蔽效率高、质量轻的方向发展。碳纤维是具有高强度、质量轻的纤维材料,并且具有较高的导电性能,碳纤维增强塑料电磁屏蔽材料是理想的结构与功能一体的壳体材料，其导电性不及相应的金属材料。

现有技术中公开了将碳纤维与碳纳米管纤维缠绕在一起形成得合纤维，在复合纤维上制备陶瓷或树脂基体即可制备得到一维碳纤维/碳纳米管纤维/碳化硅陶瓷基复合材料和一维碳纤维/碳纳米管纤维/酚醛树脂基复合材料，但是这类材料与树脂基体间不易形成导电网络，一定程度上制约了其电磁屏蔽性能。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种物理特性均匀、电磁屏蔽性能好、柔性可弯曲的液态金属/碳纤维复合材料。

本发明的液态金属/碳纤维复合材料，包括：碳纤维基体以及设在所述碳纤维基体表面的液态金属层。

在本发明一个优选实施方式中，所述液态金属层由纯液态金属制得或由掺杂金属颗粒的液态金属制得。

在本发明一个优选实施方式中，所述金属颗粒中金属选自Cu、Ag、Fe、Ni或Co中的一种或多种，优选为Fe、Ni、Cu中的一种或多种，进一步优选为Fe和Ni的混合物、Ni或Co。其中，在Fe和Ni的混合物中Fe和Ni的质量比优选为(1～3):1，进一步优选为2:1。

在本发明一个优选实施方式中，所述液态金属为镓基液态金属；所述镓基液态金属优选包含如下重量份的组分：60-90wt％Ga，10-30wt％In，0-30wt％Sn，0-2wt％Zn；进一步优选包含如下重量份的组分：60-70wt％Ga，20-30wt％In，10-15wt％Sn，0.5-2wt％Zn。

在本发明一个优选实施方式中，所述液态金属层由上述镓基液态金属制得或由掺杂上述金属颗粒的上述镓基液态金属制得。

在本发明一个优选实施方式中，所述液态金属层由掺杂金属颗粒的镓基液态金属制得；所述镓基液态金属优选包含如下重量份的组分：80-90wt％Ga，10-30wt％In，0-30wt％Sn，0-2wt％Zn；其中，所述金属颗粒中金属优选为Fe和Ni的混合物。

在本发明一个优选实施方式中，所述液态金属层由掺杂金属颗粒的镓基液态金属制得；所述镓基液态金属优选包含如下重量份的组分：60-70wt％Ga，20-30wt％In，10-15wt％Sn，0.5-2wt％Zn；其中，所述金属颗粒中金属优选为Ni或Co。

其中，金属颗粒的D90粒径为50nm-1μm，优选为50nm-200nm。

在本发明一个优选实施方式中，所述液态金属层中液态金属与所述金属颗粒的重量比为100:(0～5)，优选为100:(2～3)。

在本发明一个优选实施方式中，液态金属层的厚度为10μm～1mm，优选为50～500μm。