一种高电磁屏蔽性能的复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种高电磁屏蔽性能的复合材料及其制备方法，属于电磁屏蔽材料技术领域。

背景技术：

电磁屏蔽材料近年来在国防建设等领域有着广泛需求，越来越受到各领域研究者重视。高分子材料本身拥有易加工、成比低、重量轻等诸多优点，基于高分子材料的电磁屏蔽材料研究日益増多。另外，碳材料由于其低密度、高电导率、耐腐蚀、易加工等优点，是十分理想的电磁屏蔽材料之一。其中，碳纳米管(cnt)和石墨烯基相关的电磁屏蔽聚合物复合材料的研究最为活跃。

但是，目前相关研究存在着两方面的问题：一方面，单纯的cnt或石墨烯为填料，利用复合材料通过简单交替叠加等方法来衰减电磁波，但是，该种方法制造的电磁屏蔽材料往往有电磁屏蔽方向性限制，另外，不同材料层间表面粘结性不强，力学性能方面具有一定的局限性；另一方面，cnt和石墨烯与聚合物相互混合，随机地分散在复合材料中，由于cnt和石墨烯易团聚难分散的特点，使得复合材料虽然可通过添加高含量的cnt或石墨烯来获得优异的电磁屏蔽性能，但力学性能会随着cnt或石墨烯含量增加迅速衰减。

技术实现要素：

本发明利用3d打印技术提供具有较好力学性能的导电基体，再采用化学镀镍的方式进一步增强材料的力学性能和电磁屏蔽性能，该方式可以使得制备的电磁屏蔽材料具有电磁屏蔽频率宽、力学性能好等优点，解决了上述问题。

本发明提供了一种高电磁屏蔽性能的复合材料，所述复合材料为添加导电材料的热塑性材料，且所述复合材料的表层镀镍；所述复合材料的结构为通过模型三周期极小曲面偏置构造的全连通多孔结构，其结构表达式如下：

或

或

或

其中：x＝2tπx，y＝2tπy，z＝2tπz，t为多孔周期控制参数，c为孔洞形状控制参数。

本发明优选为所述导电材料为碳纳米管、石墨烯或炭黑。

本发明优选为所述热塑性材料为聚乳酸、abs塑料或热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

本发明优选为所述导电材料占热塑性材料重量的1-10wt％。

本发明优选为所述多孔周期控制参数t为[0.1,10]。

本发明优选为所述孔洞形状控制参数c为[-0.9,0.9]。

本发明优选为所述偏置厚度为[0.1cm,5cm]。

本发明优选为所述镀镍的厚度为0.05-0.3mm。

本发明另一目的为提供一种上述高电磁屏蔽性能复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将复合材料利用3d打印成多孔结构基体；对多孔结构基体进行镀镍，得到高电磁屏蔽性能复合材料。

本发明优选为所述镀镍为化学镀镍。

本发明有益效果为：

本发明以实施例1为例，弯曲强度最高可达120mpa，弯曲模量可达3.9gpa，同时，电磁屏蔽性能均在38db以上，最高可达65db。

本发明所述制备方法中没有有机溶剂的使用，益于环境保护。

附图说明

本发明附图1幅，

图1为实施例1制备的高电磁屏蔽性能复合材料的结构示意图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种高电磁屏蔽性能复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

多孔结构基体的制备：

将复合材料利用3d打印成多孔结构基体，复合材料为添加碳纳米管的聚乳酸，碳纳米管占聚乳酸重量的5wt％，复合材料的结构为通过模型三周期极小曲面偏置构造的全连通多孔结构，其结构表达式如下：

其中：x＝2tπx，y＝2tπy，z＝2tπz，多孔周期控制参数t为4，孔洞形状控制参数c为0，偏置厚度为0.18cm，尺寸(长*宽*高)为14mm*14mm*4mm；

多孔结构基体镀镍：

利用化学镀镍对多孔结构基体表层进行镀镍，镀镍的厚度为0.2mm，得到高电磁屏蔽性能的复合材料。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种高电磁屏蔽性能的复合材料及其制备方法，属于电磁屏蔽材料技术领域。所述复合材料为添加导电材料的热塑性材料，且所述复合材料的表层镀镍；所述复合材料的结构为通过模型三周期极小曲面偏置构造的全连通多孔结构。本发明制备的高电磁屏蔽性能复合材料的弯曲强度最高可达120MPa，弯曲模量可达3.9GPa，同时，电磁屏蔽性能均在38dB以上，最高可达65dB。

技术研发人员：王艳;王胜法;赵建;冯钠;刘俊龙;张森;张鸿;郭静
受保护的技术使用者：大连工业大学
技术研发日：2019.04.11
技术公布日：2019.07.05