[发明专利]一种基于5G的高性能电磁屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于5G的高性能电磁屏蔽材料，体积密度小于2.5g/cm³，电磁屏蔽效能大于85dB，由泡沫碳、碳化硅纳米线、石墨烯、酚醛树脂组成。制备方法包括以下步骤：以有机泡沫为原料，高温下热解制备泡沫碳，然后采用化学气相沉积法(CVI)、Ni催化在泡沫碳内部原位生长碳化硅纳米线，得到碳化硅纳米线增强的泡沫碳基体，再使用真空压力浸渍填充石墨烯改性的树脂，最终得到石墨烯改性树脂的碳化硅纳米线增强泡沫碳材料。这种材料具备对高频电磁波的良好屏蔽效果，屏蔽频宽达、散热性好，同时实现结构、功能一体化。

技术领域

本发明涉及电磁屏蔽领域，尤其涉及一种基于5G的高性能电磁屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

5G时代，通信频段从700 MHz拓展到6GHz，电磁污染问题愈发严重，非工作频段电磁波干扰广播、电视、通讯信号的接收，干扰电子仪器、设备的正常工作，造成信息失误、控制失灵等事故，可能引燃一些易燃易爆物质等，因此，性能优异的电磁屏蔽材料成为研究的重点。

电磁屏蔽材料主要通过对电磁波的反射和吸收实现对电磁的衰减。(1)电磁波到达屏蔽体表面时，由于空气与金属的交界面上电磁屏蔽材料阻抗的不连续，对入射波产生反射；(2)未被表面反射而进入屏蔽体的电磁波，在材料内部向前传播的过程中，被屏蔽材料所衰减。由于反射性屏蔽会产生二次电磁波辐射干扰，所以吸波型电磁屏蔽具有从根本上消除电磁波、产生屏蔽效能。

常见的金属材料、导电橡胶、导电塑料再高频电磁波下的电磁屏蔽效能有限，新型材料如导电导热性能优良的碳泡沫、石墨烯以及介电材料碳化硅已成为电磁屏蔽的常用材料，但是大多单独使用，性能提升幅度有限。

申请公告号为CN110730606A的中国发明专利公开了一种碳泡沫电磁屏蔽材料、制备方法，具体步骤为：（1）采用熔盐辅助自蔓延高温合成法制备碳泡沫，原料为镁粉、 聚氯乙烯粉末、二茂铁和氯盐，反应后试样经盐酸酸洗、去离子水洗得到碳泡沫；（2）基体材料为石蜡、环氧树脂、二氧化硅中的任意一种，按照配比与碳泡沫加热混合均匀，自然冷却后压片得到碳泡沫电磁屏蔽材料。

申请公告号为CN110951369A的中国发明专利公开了一种用于电磁屏蔽的涂料、制备方法，涂料包含有机载体和填料，其中有机载体成分为聚酯树脂、聚碳酸酯、聚氨酯改性环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂等其中的一种或多种的混合物；填料为石墨烯，片状银包铜粉，球形银包铜粉以及树枝状银包铜粉中的一种或者多种的混合物，其制备包括以下操作步骤：（1）制备有机载体；（2）将步骤（1）制备的有机载体与填料均匀混合，即得到电磁屏蔽涂料浆料。

申请公告号为CN108751159A的中国发明专利公开了一种CVI-SiC纳米线增强复合碳泡沫材料，材料由三维网状的碳泡沫和生长在碳泡沫上的SiC纳米线构成，该复合泡沫具有密度低，比表面积大，耐温性好，抗压性好等优点，可用于超级电容器，储能材料，催化剂载体等。

目前，对于上述几种材料的单独使用均很难满足频带宽、厚度薄、屏蔽好的要求，因此，充分利用复合材料协同效应的基础，将材料进行多元复合，使厚度薄、质轻、宽频吸波、强吸波成为可能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于5G的高性能电磁屏蔽材料及其制备方法，对现有的多种材料进行复合，从而克服现有材料及技术的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于5G的高性能电磁屏蔽材料，体积密度小于2.5g/cm³，由三维网状泡沫碳、碳化硅纳米线、石墨烯、树脂组成。其特征在于泡沫碳内部原位生长碳化硅纳米线，石墨烯均匀地分散于树脂中，含有石墨烯的树脂填充在碳化硅纳米线增强的泡沫碳内部。

所述泡沫碳由有机泡沫热解得到，内部为三维网状结构，泡壁界截面为圆形或椭圆形，孔隙率为70%，孔径50μm左右且分布均匀，电导率为0.46S/cm，反射损耗达-10dB，电磁屏蔽效能大于45dB。