CN102427712A - 一种马赛克拼合的电磁屏蔽片材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种马赛克拼合的电磁屏蔽片材及其制备方法。所述的电磁屏蔽片材，包括至少一层电磁屏蔽片，其特征在于，所述的电磁屏蔽片包括碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片以马塞克方式拼合在一起。当采用普通碳纤维长丝束屈曲排列和伸直排列的马赛克拼合方式，不仅引入了两种排列形式，而且增加了马赛克拼合的二级结构。因此能更好地集二者在吸波效能上的优势，提高了材料的整体吸波值和吸波频率范围。

Description

一种马赛克拼合的电磁屏蔽片材及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种马赛克拼合的电磁屏蔽片材及其制备方法，属于电磁波屏蔽材料技术领域。

背景技术

高科技产品产生的电磁辐射是继水污染、空气污染和噪声污染之后的第四类环境污染。电磁辐射对人体、生物和环境都有影响和危害。电磁辐射防护的有效方式是使用电磁屏蔽织物。目前一般是以金属等导电纤维夹丝织入或混纺织造。而碳纤维虽能耗电和导电，但因其脆性、多以散纤维混合成网或直接掺入高聚物，即以材料的组成及其配比的改变来获得电磁屏蔽的效果。国内外有关电磁屏蔽的柔性吸波材料的发明专利多为碳纤维掺入或金属涂层或金属丝的织物。

如专利高建中的CN 1544723A 2003发明的一种以 80%~96%的聚丙烯腈基碳及4%~20%的纳米碳化硅，加助剂经一定工序制出聚丙烯腈基吸波碳纤维，来混纺制造的织物，然后经表面镀镍处理，使其具有屏蔽波段范围宽、电磁波吸收率高等特点。专利UMISHITA, Kazunori等的EP 1912487A1 2008以超细碳纤维作为负磁阻材料以0.1%~20%的比例填充复合材料，结果碳纤维铺放厚度0.105mm，在频率为5GHz时，对电磁波的衰减值达到-13dB；当碳纤维或纳米碳纤维以层叠结构铺放厚度为0.8mm，在频率为2.1GHz时，对电磁波的衰减达到-20~-29dB，当铺放厚度达9mm时，其在60GHz下有-20~-35dB的衰减。专利Kazuhlto Matsumura的US 0148626A1 2002的多层复合材料，其独特之处在于复合材料中包含一个层压结构的掺有0.3%~3%直径为8μm长度为40mm金属纤维与碳毡）作为吸波层和底部金属层采用铁、铝、铜或它们的合金，材料在9.5GHz处对电磁波的衰减最高达到-46dB。专利朱红等的CN 101444979A 2009一种频率选择表面吸波材料及其制备方法，利用多层吸波涂层复合技术，即采用在两层玻璃纤维中间铺放“十”字形铝箔来实现宽频带吸波涂层的制备，在2~8GHz内的有效吸波值达到16 dB。但这些专利中均以组成变化或增加来改善材料的吸波性能，与本发明采用碳纤维长丝束的排列和组合的方式来改善材料的电磁波屏蔽效能的原理、制备方法均不同。

发明内容

 本发明的目的是提供一种整体吸波值高、吸波频率范围广的电磁屏蔽片材及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电磁屏蔽片材，包括至少一层电磁屏蔽片，其特征在于，所述的电磁屏蔽片包括碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片以马塞克方式拼合在一起。

优选地，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片包括基材，所述的基材中穿插有以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束。

更优选地，所述的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束平行排列、正交排列或斜交排列，所述的平行排列为多个以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互平行，间距相等，所述的正交排列为多个以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束分为两组，每组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互平行，间距相等，两组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互垂直，所述的斜交排列为多个以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束分为两组，每组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互平行，间距相等，两组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向的夹角为锐角。

优选地，所述的碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片包括基材，所述的基材的至少一面排铺有穿插有伸直的碳纤维长丝束。

更优选地，所述的伸直的碳纤维长丝束平行排列、正交排列或斜交排列，所述的平行排列为多个伸直的碳纤维长丝束相互平行，间距相等，所述的正交排列为多个伸直的碳纤维长丝束分为两组，每组中的伸直的碳纤维长丝束相互平行，间距相等，两组中的伸直的碳纤维长丝束相互垂直，所述的斜交排列为多个伸直的碳纤维长丝束分为两组，每组中的伸直的碳纤维长丝束相互平行，间距相等，两组中的伸直的碳纤维长丝束的夹角为锐角。

优选地，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片由剪切或冲孔方式形成，碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片的至少一种为方形、圆形、三角形、菱形、矩形或八角形，碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片的形状互补。

优选地，所述的基材为高聚物发泡片，优选为聚苯乙烯（PS）发泡片、聚丙烯（PP）发泡片、或聚氯乙烯（PVC）发泡片。

优选地，所述的碳纤维长丝束是经过预加捻处理，以及浸胶或刮浆并烘干固化处理的至少一种后所得的截面呈圆形和结构稳定的碳纤维长丝束。

优选地，所述的至少一层电磁屏蔽片作为一个整体，其上侧和下侧设有封固膜，所述的封固膜为高聚物膜、织物或所述的高聚物发泡片本身，通过粘结剂粘贴封固。

本发明还提供了上述电磁屏蔽片材的制备方法，其特征在于，包括：形成碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片，将所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片以马塞克方式拼合在一起，得到单个或多个电磁屏蔽片，将多个电磁屏蔽片复合在一起，得到电磁屏蔽片材。

优选地，所述的形成多层电磁屏蔽片的方法为：逐层切片镶嵌粘贴、单层电磁屏蔽片材层合或多层电磁屏蔽片切片镶嵌。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

１、本发明发现当采用普通碳纤维长丝束屈曲排列和伸直排列的马赛克拼合方式，不仅引入了两种排列形式，而且增加了马赛克拼合的二级结构。因此能更好地集二者在吸波效能上的优势，提高了材料的整体吸波值和吸波频率范围，实现了1~10GHz范围内的宽频吸波效果。

２、该复合结构体的制法简便，可直接用于大面积片材的制备；

３、用料精确、理论上无浪费；

４、以用于电磁屏蔽的防护服的衬材和轻结构建材以及交通工具的内饰遮挡材料。

附图说明

图1a 是单层剪切正交屈曲与伸直正交伸直条带镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图1b 是单层剪切方块平行屈曲和双面正交伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图1c 是单层剪切矩形菱形屈曲和平行相隔正交伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图1d 是单层剪切三角正交屈曲和菱形伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图1e 是单层剪切菱形平行屈曲和平行伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图2a 是单层双面平行相隔菱形伸直圆片填平行屈曲的圆形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图2b 是单层平行屈曲椭圆片填双面正交转动伸直的椭圆形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图2c 是单层菱形屈曲八角片填双面不同平行与正交伸直的八角形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图2d 是单层正交屈曲矩形和方块片填单面菱形伸直的矩形和方块形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图2e 是单层双面不同平行与菱形伸直三角片填平行屈曲的三角形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图2f 是单层双面菱形伸直菱形片填平行屈曲的菱形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图3a 是双层逐层切片镶嵌粘贴横竖条带（上横下竖）正交屈曲与双面正交伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图3b 是3层平行屈曲与双面菱形转动伸直正方冲孔电磁屏蔽片切片转动反转自填镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图。

图3c 是4层单层电磁屏蔽片材背对面层合正交屈曲和正交排列镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；

图3d 是4层单层电磁屏蔽片材面对面层合平行屈曲和双面不同正交与菱形伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图。

图中：

1-表示屈曲排列，其包括11-平行屈曲排列，12-正交屈曲排列，13-菱形屈曲排列；

2-表示单面伸直排列，其包括21-平行伸直排列，22-正交伸直排列，23-菱形伸直排列；

3-表示双面相同的伸直排列，其包括31-平行伸直排列，32-平行相隔正交伸直排列，33-平行相隔菱形伸直排列，34-正交伸直排列，35-双面正交转动伸直排列，36-双面菱形伸直排列，37-双面菱形转动伸直排列； 

4-表示双面不同的伸直排列，其包括41-平行与正交的伸直排列，42-平行与菱形的伸直排列，43-正交与菱形的伸直排列；

图4 为图1a吸波电磁屏蔽片材的吸波效能-频率测试曲线；

图5 为图2d吸波电磁屏蔽片材的吸波效能-频率测试曲线；

图6 为图3c吸波电磁屏蔽片材的吸波效能-频率测试曲线。

具体实施方式

本发明所述的电磁屏蔽片材，包括至少一层电磁屏蔽片，所述的电磁屏蔽片包括碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片以马塞克方式拼合在一起，其具体制备方法为：

（1）准备阶段：其一，碳纤维长丝束要经过预加捻，或进行浸胶或刮浆并烘干固化，或两者都进行的处理后，得到截面为圆形的、结构稳定的碳纤维长丝束，以便缝制和排铺用。其二，高聚物发泡片可以选择PS发泡片、PP发泡片或PVC发泡片。

（2）碳纤维长丝束屈曲排列电磁屏蔽片的制备：将碳纤维长丝束以屈曲波形态沿发泡片的平面方向逐束、等间距地缝入高聚物发泡片中，或在转动90o或其他任意q角后，以同样的方式将碳纤维长丝束以屈曲波形态沿该发泡片的平面方向逐束、等间距地缝入该发泡片中，得平行、正交或斜交屈曲排列电磁屏蔽片。优选为平行或正交屈曲排列电磁屏蔽片；优先地，不同方向上屈曲排列碳纤维长丝束间的间距是一致的。所述的屈曲波形近似于正弦波，波长即针距；束间距即所采用碳纤维长丝束间的距离。针距:束间距为(1~20):(10~1)，针距:束间距优先地为2:1或4:1，即半波长(λ/2)为一正方格或四分之一波长(λ/4)为一正方格。屈曲波形态在高聚物发泡片上要保持均匀一致，故将碳纤维束以一上一下的形式往复穿插时的张力，要尽量保持不变，穿入角度要符合正弦波的倾角。

（3）复合碳纤维长丝束平行伸直排列电磁屏蔽片的制备：

a．单面伸直排列电磁屏蔽片：是在高聚物发泡片上以一定间距平行的排铺碳纤维长丝束，再用压筒压入高聚物发泡片的表层，然后在该表面以涂胶或贴膜的方式对已平行排铺压入的伸直碳纤维长丝束进行封固，得单面伸直平行排列的电磁屏蔽片。或在碳纤维长丝束伸直平行排列的基础上，将该片转动90°或q角，继续以同一间距平铺所述的碳纤维长丝束于该面上，然后在该表面以涂胶或贴膜的方式对已平行排铺压入的伸直碳纤维长丝束进行封固，得单面伸直正交或伸直菱形排列的电磁屏蔽片。

b．双面伸直排列电磁屏蔽片：将过程（3）a. 所得的单面伸直排列电磁屏蔽片翻转背面向上，以同向或水平转动任意角度后，重复过程（3）a. 即重复平行排列、正交排列或菱形排列中任意一种的排铺、压入和表面封固过程，得双面伸直平行同向、平行正交或平行斜交排列，或双面伸直正交排列或菱形排列（即两面相同）的双面相同伸直排列电磁屏蔽片；或得双面为所述3种伸直排列两两组合（即两面不同）的双面不同伸直排列电磁屏蔽片。其中，优先地是双面相同伸直排列电磁屏蔽片；优先地水平转动是转动90o或45o。

（4）马赛克拼合的电磁屏蔽片材的制备：电磁屏蔽片材的制备是所述电磁屏蔽片的切片及切片的马赛克拼合。切片的制备方式可以是剪切切片或冲孔切片。所述的剪切切片的形状可以是条带、方块、矩形、三角或菱形，确保屈曲排列和伸直排列电磁屏蔽片的切片形状和大小应该互补，以确定复合比。所述的冲孔切片的形状可以是圆形、方块、矩形、三角或菱形切片，确保屈曲排列电磁屏蔽片上的冲孔形状和大小要与伸直排列电磁屏蔽片的冲孔形状和大小一致，以便互为镶嵌和确定复合比。

（5）    宽频吸波电磁屏蔽片材可以是单层或多层的。

a．   单层电磁屏蔽片材：是将过程(2)和过程(3)中所得的电磁屏蔽片各取一种，即取碳纤维长丝束屈曲排列电磁屏蔽片和碳纤维长丝束伸直排列电磁屏蔽片各一种，剪切或冲孔剪切成互补形状的切片，然后在封固膜上以马塞克拼合方式相互相间镶嵌地粘贴成无空隙的单层电磁屏蔽片，再在表面贴膜封固成单层宽频吸波电磁屏蔽片材。图1a 是单层剪切正交屈曲与伸直正交伸直条带镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图1b 是单层剪切方块平行屈曲和双面正交伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图1c 是单层剪切矩形菱形屈曲和平行相隔正交伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图1d 是单层剪切三角正交屈曲和菱形伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图1e 是单层剪切菱形平行屈曲和平行伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图2a 是单层双面平行相隔菱形伸直圆片填平行屈曲的圆形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图2b 是单层平行屈曲椭圆片填双面正交转动伸直的椭圆形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图2c 是单层菱形屈曲八角片填双面不同平行与正交伸直的八角形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图2d 是单层正交屈曲矩形和方块片填单面菱形伸直的矩形和方块形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图2e 是单层双面不同平行与菱形伸直三角片填平行屈曲的三角形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图2f 是单层双面菱形伸直菱形片填平行屈曲的菱形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图。

b．  多层电磁屏蔽片材：制备方法有三种，逐层切片镶嵌粘贴、单层电磁屏蔽片材层合和多层电磁屏蔽片切片镶嵌。所述逐层切片镶嵌粘贴多层电磁屏蔽片材的制备方法：是在所述的单层电磁屏蔽片上，至少重复一层的切片的相互同向、转动90°或转动45°的面对面的或背对面的相间镶嵌的粘贴，并在最上层的表面贴膜封固，制成多层电磁屏蔽片材。

所述单层电磁屏蔽片材层合多层电磁屏蔽片材的制备方法：是直接用所述的单层电磁屏蔽片材作同向、转动90°或转动45°的面对面的或背对面的粘贴层合，制成多层电磁屏蔽片材。所述多层电磁屏蔽片切片镶嵌多层电磁屏蔽片材的制备方法：是直接采用所述的多层电磁屏蔽片的切片，在封固膜上相互相间镶嵌地粘贴成无空隙的多层电磁屏蔽片，再在表面贴膜封固成多层电磁屏蔽片材。图3a 是双层逐层切片镶嵌粘贴横竖条带（上横下竖）正交屈曲与双面正交伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图3b 是3层平行屈曲与双面菱形转动伸直正方冲孔电磁屏蔽片切片转动反转自填镶嵌吸波电磁屏蔽片材结构示意图。图3c 是4层单层电磁屏蔽片材背对面层合正交屈曲和正交排列镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图；图3d 是4层单层电磁屏蔽片材面对面层合平行屈曲和双面不同正交与菱形伸直镶拼吸波电磁屏蔽片材结构示意图。

下面以实例进一步详细说明本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1－12电磁屏蔽片材及其制备与吸波性能：

碳纤维长丝束全屈曲排列电磁屏蔽片制备：将购买的发泡片裁剪成尺寸为30cm′30cm规格，取一定针距为λ；束间距为半波长，即d =λ/2。采用专用钢丝针，带着碳纤维长丝束以一上一下来回地在在高聚物发泡片中穿梭，形成屈曲波形态，直至所有的碳纤维长丝束穿完，或在转动90o或q角后，以同样的方式将碳纤维长丝束以屈曲波形态沿该发泡片的平面方向逐束、等间距地缝入该发泡片中或限定区域内，制得平行、正交或斜交屈曲排列的电磁屏蔽片。

碳纤维长丝束伸直平行排列电磁屏蔽片的制备：购买的发泡片裁剪成尺寸为30cm′30cm规格，取一定间距d，将碳纤维长丝束平行排铺于该电磁屏蔽片的一面，再用压筒压入高聚物发泡片的表层，制得伸直平行排列电磁屏蔽片。

碳纤维长丝束伸直正交或菱形网格排列电磁屏蔽片制备：取一定行间距d，先重复碳纤维长丝束伸直平行排列电磁屏蔽片的制备过程但不作封固，再将该片水平转动90o或q角后，以一定列间距a平铺所述的碳纤维长丝束于该面上，再用压筒压入高聚物发泡片的表层，形成伸直排列的方形网格或菱形网格，制得碳纤维长丝束伸直正交或菱形排列电磁屏蔽片。

实施例1~4单层单面电磁屏蔽片材及其制备及吸波性能

所用原料为市售聚丙烯腈(PAN)基碳纤维长丝束，200tex/3000F；PVC发泡片；硅橡胶。

实施例1

   取束间距d为5mm，针距为λ=2d=10mm的正交屈曲排列的电磁屏蔽片一片。取行间距a=列间距d=5mm的伸直正交排列电磁屏蔽片一片，不做封固。将两块电磁屏蔽片分别裁剪成面积为5cm×30cm大小的6块竖条，以相间的形式将3块正交屈曲排列竖条与3块伸直正交排列竖条采用硅橡胶镶拼起来，适当加压，制得单层剪切正交屈曲和伸直正交排列条带镶拼吸波电磁屏蔽片，如图1a所示。

如图4所示，为图1a吸波片材的吸波效能-频率曲线。其与同样结构参数的单一屈曲排列电磁屏蔽片和单一伸直正交网格排列电磁屏蔽片相比，集合了单一屈曲排列在2GHz~4GHz、7 GHz~9 GHz 和单一伸直正交排列在4GHz~6GHz、9 GHz~10 GHz 的吸波效能的优势，在所测频段上均优于单一屈曲排列电磁屏蔽片和单一伸直正交网格排列电磁屏蔽片，尤其在8 GHz处的峰值最大，达14.89dB。

实施例2

取束间距d为5mm，针距为λ=2d=10mm的平行屈曲排列的电磁屏蔽片一片。取行间距a=列间距d=5mm的伸直正交排列电磁屏蔽片一片，不做封固。将两块电磁屏蔽片分别裁剪成面积为15cm×15cm大小的4块方块，以相间的形式将2块平行屈曲排列方块与2块正交伸直排列方块采用硅橡胶镶拼起来，适当加压，制得单层剪切方块平行屈曲和正交排列条带镶拼吸波电磁屏蔽片。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表1。

实施例3

取束间距d为2mm，针距为λ=2d=4mm的正交屈曲排列的电磁屏蔽片一片。取行间距a=列间距d=5mm的伸直菱形排列电磁屏蔽片一片，不做封固。先将两块电磁屏蔽片分别裁剪成面积为10cm×10cm大小的9块方块，再将9块方块一分为二变成18块直角三角块，以相间的形式将9块平行屈曲排列三角块9块正交伸直排列三角块采用硅橡胶镶拼起来，适当加压，制得单层剪切三角正交屈曲和菱形伸直镶拼吸波电磁屏蔽片。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表1。

实施例4

取束间距d为10mm，针距为λ=2d=20mm的平行屈曲排列的电磁屏蔽片两片。取间距d=10mm的伸直平行排列电磁屏蔽片两片，不做封固。把各两片电磁屏蔽片裁剪出边长为10cm，锐角为45° 的9块菱形方块，以相间的形式将5块平行屈曲排列菱形方块与4块正交伸直排列菱形方块采用硅橡胶镶拼起来，适当加压，制得单层剪切菱形平行屈曲和平行伸直镶拼吸波电磁屏蔽片。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表1。

表1 实施例1~4单层单面屈曲与伸直排列剪切镶拼电磁屏蔽片吸波频性对比

实施例5~8单层单面镶嵌电磁屏蔽片材及其制备及吸波性能

所用原料为市售聚丙烯腈(PAN)基碳纤维长丝束，200tex/2000F；PS发泡片；TPU贴膜。

实施例5

取束间距d为2mm，针距为λ=2d=4mm的正交屈曲排列的电磁屏蔽片一片。取行间距a=列间距d=2mm的伸直菱形排列电磁屏蔽片一片，不做封固。采用冲孔机在伸直菱形排列电磁屏蔽片上正交屈曲排列电磁屏蔽片上第一行冲三个面积为5cm×5cm正方孔，在第二行中在错开第一行的三个孔的地方冲面积为5cm×10cm的三个长方孔。再在正交屈曲排列电磁屏蔽片上制得相应大小和数量的正方块和长方块，将切片镶嵌到相对应的孔中，最后采用宽度大于30cm的TPU膜封住该片，制得单层正交屈曲矩形和方块片填单面菱形伸直的矩形和方块形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材，如图2d所示。

如图5所示，为图2d吸波片材的吸波效能-频率曲线。较单一屈曲斜交菱形排列和单一伸直菱形网格相比，该结构电磁屏蔽片不仅结合了二者在各自频段的优势，且吸波效能值在整体上有所提高，尤其是在6 GHz ~10GHz频段内，吸波效能均值达22.67dB。在7GHz处，其峰值达23.56dB。

实施例6

取束间距d为5mm，针距为λ=2d=10mm的平行屈曲排列的电磁屏蔽片一片。取行间距a=列间距d=5mm的正交伸直排列电磁屏蔽片一片，不做封固。采用冲孔机在平行屈曲排列电磁屏蔽片上依次冲边长为5cm的等腰三角形孔，每10cm×10cm发泡片面积内冲4个三角孔，共36孔。再在正交排列电磁屏蔽片上制得相应大小和数量的三角块，将切片镶嵌到相对应的孔中，最后采用宽度大于30cm的TPU膜封住该片，制得单层正交伸直三角片填平行屈曲的三角冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表2。

实施例7

取束间距d为5mm，针距为λ=2d=10mm的平行屈曲排列的电磁屏蔽片一片。取行间距a=列间距d=5mm的正交伸直排列电磁屏蔽片一片，不做封固。采用冲孔机在正交伸直电磁屏蔽片上依次冲边长为5cm的圆形孔，每10cm×10cm发泡片面积内冲1个孔，共9孔。再在平行屈曲电磁屏蔽片上制得相应大小和数量的圆形切片，将切片镶嵌到对应的孔中，最后采用宽度大于30cm的TPU膜封住该片，制得单层平行屈曲椭圆片填正交平行的椭圆形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表2。

实施例8

取束间距d为10mm，针距为λ=2d=20mm的菱形屈曲排列的电磁屏蔽片一片。取行间距a=列间距d=10mm的正交伸直排列电磁屏蔽片一片，不做封固。采用冲孔机在正交伸直电磁屏蔽片上依次冲边长为8cm的正八边形孔，每10cm×10cm发泡片面积内冲1个孔，共9孔。再在菱形屈曲电磁屏蔽片上制得相应大小和数量的八角形切片，将切片镶嵌到对应的孔中，最后采用宽度大于30cm的TPU膜封住该片，制得单层屈曲菱形八角片填双面正交伸直的八角形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表2。

表2 实施例5~8单层单面屈曲与伸直排列剪切镶嵌电磁屏蔽片吸波频性对比

实施例9~12 多层层合电磁屏蔽片材及其制备与吸波性能

所用原料为市售聚丙烯腈(PAN)基碳纤维长丝束，200tex/3000F；PP发泡片；PVC贴膜；聚丙烯酸酯。

实施例9

 取实施例1中相同结构参数的单层剪切正交屈曲和正交排列条带镶拼电磁屏蔽片4片，束间距d为5mm，针距为λ=2d=10mm；正交排列行间距=列间距=5mm。以背对面层合的方式，用聚丙烯酸酯将该四块电磁屏蔽片材粘合、均匀加压，直至粘接剂固化，最后采用宽度大于30cm的PVC膜封住该片。即得4层单层电磁屏蔽片材背对面层合正交屈曲和正交排列镶拼吸波电磁屏蔽片材，如图3c所示。

如图6所示，为图3c吸波片材的吸波效能-频率曲线。其与同样结构参数的单一的4层正交屈曲排列和与单一的4层伸直正交排列的吸波片吸波效果相比，不仅结合了二者的优势，而且弥补了二者在3GHz~5GHz的吸波效能的不足，使整体的吸波效果得到了提高，其在7.5GHz处的峰值达28.45 dB。

实施例10

 采用实施例7中的方法制备单层平行屈曲椭圆片填正交平行的椭圆形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片4片，束间距d为2mm，针距为λ=2d=4mm；正交排列行间距=列间距=2mm。以面对面层合的方式，用聚丙烯酸酯将该四块电磁屏蔽片材粘合、均匀加压，直至粘接剂固化，最后采用宽度大于30cm的PVC膜封住该片。即得4层单层电磁屏蔽片材背对面层合平行屈曲椭圆片填正交平行的椭圆形冲孔镶嵌吸波电磁屏蔽片材。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表3。

实施例11

采用实施例3中方法制备单层剪切三角正交屈曲和菱形伸直镶拼电磁屏蔽片4片，束间距d为10mm，针距为λ=2d=20mm；正交排列行间距=列间距=20mm。以背对面层合的方式，用聚丙烯酸酯将该四块电磁屏蔽片材粘合、均匀加压，直至粘接剂固化，最后采用宽度大于30cm的PVC膜封住该片。即得4层单层电磁屏蔽片材面对背层合剪切三角正交屈曲和菱形伸直镶拼复合吸波片。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表3。

实施例12

    采取实施例1中的方法制备正交屈曲排列的电磁屏蔽片一片，取束间距d为2mm，针距为λ=2d=4mm的。取行间距a=列间距d=2mm的伸直正交排列电磁屏蔽片一片，翻转背面向上，以相同的结构参数重复伸直正交排列的铺设，再用压筒压入高聚物发泡片的表层，得单层双面正交伸直排列电磁屏蔽片。将两块电磁屏蔽片分别裁剪成面积为5cm×30cm大小的6块竖条，以相间的形式将3块正交屈曲排列竖条与3块伸直正交排列竖条采用硅橡胶镶拼起来，适当加压，制得单层剪切正交屈曲和正交排列竖条镶拼吸波电磁屏蔽片。再取同样的正交屈曲排列电磁屏蔽片和双面正交排列电磁屏蔽片各一片，将两块电磁屏蔽片分别裁剪成面积为30cm×5cm大小的6块横条，以相间的形式将3块正交屈曲排列竖条与3块伸直正交排列竖条采用硅橡胶镶拼起来，适当加压，制得单层剪切正交屈曲和正交排列横条镶拼吸波电磁屏蔽片。将制得的单层剪切正交屈曲和正交排列竖条镶拼吸波电磁屏蔽片和单层剪切正交屈曲和正交排列横条镶拼吸波电磁屏蔽片用聚丙烯酸酯粘合，最后采用宽度大于30cm的PVC膜封住该片。即得双层逐层切片镶嵌粘贴横竖条带（上横下竖）正交屈曲与双面正交伸直镶拼吸波电磁屏蔽片，如图3a所示。该吸波片材的吸波效能-频率曲线的测量分析，其相对较高吸波频率段和吸波峰值详见表3。

表3实施例9~12多层层合屈曲与伸直排列宽频吸波电磁屏蔽片吸波频性对比

Claims (10)

1.一种电磁屏蔽片材，包括至少一层电磁屏蔽片，其特征在于，所述的电磁屏蔽片包括碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片以马塞克方式拼合在一起。

2.如权利要求１所述的电磁屏蔽片材，其特征在于，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片包括基材，所述的基材中穿插有以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束。

3.如权利要求２所述的电磁屏蔽片材，其特征在于，所述的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束平行排列、正交排列或斜交排列，所述的平行排列为多个以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互平行，间距相等，所述的正交排列为多个以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束分为两组，每组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互平行，间距相等，两组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互垂直，所述的斜交排列为多个以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束分为两组，每组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向相互平行，间距相等，两组中的以屈曲波形态存在的碳纤维长丝束的延伸方向的夹角为锐角。

4.如权利要求１所述的电磁屏蔽片材，其特征在于，所述的碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片包括基材，所述的基材的至少一面排铺有穿插有伸直的碳纤维长丝束。

5.如权利要求４所述的电磁屏蔽片材，其特征在于，所述的伸直的碳纤维长丝束平行排列、正交排列或斜交排列，所述的平行排列为多个伸直的碳纤维长丝束相互平行，间距相等，所述的正交排列为多个伸直的碳纤维长丝束分为两组，每组中的伸直的碳纤维长丝束相互平行，间距相等，两组中的伸直的碳纤维长丝束相互垂直，所述的斜交排列为多个伸直的碳纤维长丝束分为两组，每组中的伸直的碳纤维长丝束相互平行，间距相等，两组中的伸直的碳纤维长丝束的夹角为锐角。

6.如权利要求１所述的电磁屏蔽片材，其特征在于，所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片由剪切或冲孔方式形成，碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片的至少一种为方形、圆形、三角形、菱形、矩形或八角形，碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片的形状互补。

7.如权利要求１所述的电磁屏蔽片材，其特征在于，所述的基材为高聚物发泡片。

8.如权利要求１所述的电磁屏蔽片材，其特征在于，所述的至少一层电磁屏蔽片作为一个整体，其上侧和下侧设有封固膜，所述的封固膜为高聚物膜、织物或所述的高聚物发泡片本身，通过粘结剂粘贴封固。

9.权利要求１所述的电磁屏蔽片材的制备方法，其特征在于，包括：形成碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片，将所述的碳纤维长丝束屈曲排列的电磁屏蔽片切片和碳纤维长丝束伸直排列的电磁屏蔽片切片以马塞克方式拼合在一起形成单层或多层电磁屏蔽片，进而得到电磁屏蔽片材。

10.如权利要求９所述的电磁屏蔽片材的制备方法，其特征在于，所述的形成多层电磁屏蔽片的方法为：逐层切片镶嵌粘贴、单层电磁屏蔽片材层合或多层电磁屏蔽片切片镶嵌。

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