基于金属的电磁干扰屏蔽材料、装置及其制造方法与流程

背景技术：

1、电磁干扰(emi)是从自然或人造外源接收到的不想要的信号。这种emi会通过电磁感应、静电耦合或由此提供的传导对电气组件的性能产生负面影响。这些电子干扰可通过增加数据传输和存储中的错误率来降低计算和通信组件的性能。然而，emi屏蔽可以保护电气装置免受外部信号干扰、emi信号泄漏，并防止电气装置内的电气组件相互干扰。emi屏蔽对于确保电子组件的准确测试和校准也很重要。

技术实现思路

1、本文公开了提供优于传统emi屏蔽件的多个优点的emi屏蔽件或屏蔽材料。本文中的emi屏蔽件的高导热性和电导率可有效消散热能，并最大限度地减少emi干扰，即使在低厚度下也是如此。此外，与传统金属箔不同，本文中的emi屏蔽材料重量轻，并表现出优异的机械柔性、结构完整性，高耐腐蚀性，并且可以易于应用于各种外壳。此外，与标准的基于金属的emi屏蔽相比，本文中的emi屏蔽材料可以易于切割并应用于表面，并且承受反复弯曲而不会疲劳或性能下降。

2、在一些实施方案中，本文中的emi屏蔽材料包括基于金属的导电添加剂。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂包括纳米材料(例如，金属纳米薄片)。在一些实施方案中，本文中的emi屏蔽材料进一步包括碳或基于碳的添加剂，诸如，举例而言，石墨烯或石墨烯框架。在一些实施方案中，石墨烯具有碳片材的形态，其相互剥落、膨胀或分离，并且其互相连接以形成单个电连接的导电网络。在一些实施方案中，碳或基于碳的添加剂包括具有高表面积和电导率的相互连接的碳片材的三维网络。因此，本文中的碳或基于碳的添加剂的形态通过形成其中含有并连接基于金属的导电添加剂的支架，在整个emi屏蔽材料中赋予高电导率。此外，该框架能够增强本文中的emi屏蔽材料的机械性能。相比之下，分离的和不同的单个石墨烯片材可能缺乏在整个单个网络中提供高电导率的连接性。最后，与传统的emi屏蔽件相比，本公开的emi屏蔽材料易于制备，并以各种厚度和大小应用于各种基板上，以实现期望的屏蔽性能。例如，本文中较厚的emi屏蔽材料应用允许对于更敏感电子器件而言更大地emi降低。

3、在一个方面，本文提供了一种emi屏蔽件，其包括：基板；基于金属的导电添加剂；以及与基于金属的导电添加剂合并并且作为emi屏蔽涂层沉积在基板上的粘合剂。

4、在一些实施方案中，基板包括塑料、金属、玻璃或其任何组合。在一些实施方案中，金属包括含铁金属、非铁金属、涂层表面、塑料、玻璃纤维、不锈钢或木材。在一些实施方案中，金属包括铜、铝、钢、不锈钢、铍、铋、铬、钴、镓、金、铟、铁、铅、镁、镍、银、钛、锡、锌或其任何组合。在一些实施方案中，塑料包括热塑性聚合物。在一些实施方案中，热塑性塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚己内酯、聚羟基链烷酸酯、聚羟基丁酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或其任何组合。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材(nanosheet)、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。在一些实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(vae)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。在一些实施方案中，涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000s/m至约4,000s/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100s/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约10s/m至约20,000s/m的电导率。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层具有约10um至约1,000um的厚度。在一些实施方案中，emi屏蔽件在约10khz至约400khz的频率范围内具有约20db至约100db的屏蔽效能，其中emi屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在约500khz至约30mhz的频率范围内具有约20db至约100db的屏蔽效能，其中emi屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在约40mhz至约1ghz的频率范围内具有约10db至约100db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在2ghz至18ghz的频率范围内具有约30db至约120db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在19ghz至40ghz的频率范围内具有约50db至约130db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。

5、本文所提供的另一方面是emi屏蔽涂层，其包括：基于金属的导电添加剂；粘合剂；以及与基于金属的导电添加剂和粘合剂合并以形成emi屏蔽涂层的溶剂。

6、在一些实施方案中，emi屏蔽涂层包括清漆(clearcoat)涂层和和活化剂涂层，其中将清漆涂层和活化剂涂层混合导致emi屏蔽涂层固化。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有约25cp至约8,000cp的黏度。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。在一些实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(vae)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。在一些实施方案中，涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000s/m至约4,000s/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100s/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层具有约10s/m至约20,000s/m的电导率。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层具有约10um至约1,000um的厚度。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层在约10khz至约400khz的频率范围内具有约20db至约100db的屏蔽效能，其中emi屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层在约500khz至约30mhz的频率范围内具有约20db至约100db的屏蔽效能，其中emi屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层在约40mhz至约1ghz的频率范围内具有约10db至约100db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层在2ghz至18ghz的频率范围内具有约30db至约120db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层在19ghz至40ghz的频率范围内具有约50db至约130db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。

7、本文所提供的另一方面是一种形成emi屏蔽件的方法，其包括：形成涂层，该涂层包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂；将涂层沉积在基板上；以及干燥基板上的涂层，以形成emi屏蔽涂层。

8、在一些实施方案中，将设定厚度的涂层沉积在基板上。在一些实施方案中，干燥基板上的涂层包括在约20℃至约120℃的温度下干燥。在一些实施方案中，涂层的形成包括：混合涂层；分解涂层中的附聚物；从涂层中去除气泡；或其任何组合。在一些实施方案中，混合通过声学混合器进行。在一些实施方案中，涂层中的附聚物的分解通过高剪切混合器进行。在一些实施方案中，气泡从涂层中的去除通过真空混合器进行。在一些实施方案中，将涂层沉积在基板上包括用涂布机将涂层沉积在基板上。在一些实施方案中，涂布机是狭缝式(slot die)涂布机。在一些实施方案中，进行涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项，直到涂层具有约25cp至约8,000cp的黏度。在一些实施方案中，涂层具有约25cp至约8,000cp的黏度。在一些实施方案中，该方法进一步包括压延emi屏蔽件。在一些实施方案中，压延由辊对辊压延机进行。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约10s/m至约20,000s/m的电导率。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约10um至约1,000um的厚度。

9、本文所提供的另一个方面是一种形成emi屏蔽件的方法，其包括：获得涂层，该涂层包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂；将涂层施加到基板上；以及干燥基板上的涂层，以形成emi屏蔽涂层。

10、在一些实施方案中，获得涂层包括将清漆涂层和活化剂涂层混合，其中清漆涂层和活化剂涂层均包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂，其中活化涂层进一步包括用于固化涂层的活化剂。在一些实施方案中，涂层通过喷涂施加到基板上。在一些实施方案中，涂层通过空气喷涂施加到基板上。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层包括清漆涂层和活化剂涂层，其中将清漆涂层和活化剂涂层混合导致emi屏蔽涂层固化。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有约25cp至约8,000cp的黏度。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。在一些实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(vae)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。在一些实施方案中，涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000s/m至约4,000s/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100s/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约10s/m至约20,000s/m的电导率。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，emi屏蔽件具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，emi屏蔽涂层具有约10um至约1,000um的厚度。在一些实施方案中，emi屏蔽件在约10khz至约400khz的频率范围内具有约20db至约100db的屏蔽效能，其中emi屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在约500khz至约30mhz的频率范围内具有约20db至约100db的屏蔽效能，其中emi屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在约40mhz至约1ghz的频率范围内具有约10db至约100db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在2ghz至18ghz的频率范围内具有约30db至约120db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，emi屏蔽件在19ghz至40ghz的频率范围内具有约50db至约130db的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。

11、本文所提供的另一个方面是一种emi屏蔽件，其包括：基板；基于金属的导电添加剂；基于碳的添加剂；以及与基于金属的导电添加剂和基于碳的添加剂合并并作为emi屏蔽涂层沉积在基板上的粘合剂。

12、在一些实施方案中，emi屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000s/m至约4,000s/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100s/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。