CN103465526A - 一种柔性电磁屏蔽复合材料 - Google Patents

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王鸿博
赵晓曼
高卫东
傅佳佳
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Abstract

本发明公开了一种柔性电磁屏蔽复合材料，所述复合材料包括表层和导电纤维屏蔽层，所述导电纤维屏蔽层包括基布和导电纤维层，所述导电纤维屏蔽层是将导电纤维长丝束按照等间距排列的方式有规律地平铺在基布上而制得；将上述复合材料以一定的重叠角和重叠层数相互叠合所得的复合材料，其电磁屏蔽性能显著提高。该电磁屏蔽复合材料具有低成本、宽频带、高性能等特点，将有广阔的市场前景。

Description

一种柔性电磁屏蔽复合材料
技术领域
本发明涉及纺织、复合材料和电磁屏蔽领域。
背景技术
近年来，随着复合材料制备技术的提高，复合型电磁屏蔽材料尤其受到相关研究人员的重视。其中，填充型电磁屏蔽复合材料存在短纤维填料含量高、分散性差、频带窄等缺点，因而其应用范围仍然受到一定限制。
导电纤维长丝(束)具有优良的导电性，同时相对于短纤维，具有超高的长径比，相互交织成网后更容易形成连续的导电网络，从而提高材料的电磁屏蔽性能。如果将具有良好导电性能的纤维长丝(束)制品与普通织物相结合，那么就能在保证复合材料有效屏蔽的前提下，降低复合材料中导电纤维含量，从而降低复合材料的制备成本，并且可以提高纤维强力利用率，这种柔性电磁屏蔽复合材料将有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有填充型电磁屏蔽复合材料存在的缺陷，提供一种将具有良好导电性能的纤维长丝(束)制品与普通织物相结合的具有低成本、高性能等特点的柔性电磁屏蔽复合材料。
为实现上述目的，本发明的技术方案是一种具有电磁屏蔽功能的柔性复合材料，所述单层柔性复合材料包括表层和导电纤维屏蔽层，所述导电纤维屏蔽层包括基布和导电纤维层，该柔性复合材料的结构由外到内依次为表层、导电纤维层和基布。
为了达到较好的电磁屏蔽效果，优选的技术方案是，所述导电纤维层由具有优良导电性能的纤维长丝(束)有规律地排列交织而制得，所述表层为非织造面料、针织面料或者机织面料。
为了达到较好的电磁屏蔽效果，进一步优选的技术方案是，所述导电纤维层中导电纤维的排列方向可以为单向、双向或者三向，导电纤维的排列间距为0mm～20mm，以不同间距等间距递增。
为了达到较好的电磁屏蔽效果，进一步优选的技术方案是，将满足上述条件的柔性电磁屏蔽复合材料相互叠合，层数可以是双层和三层，并且上下不同层的复合材料中的导电纤维之间的排列方向夹角(锐角)为0°～90°。
为了增强导电纤维层的电磁屏蔽特性，进一步优选的技术方案还有，所述导电纤维屏蔽层，采用的导电纤维为具有良好的导电性和耐久性的纤维长丝(束)，比如金属纤维、碳素复合纤维、腈纶铜络合纤维等。
本发明的优点和有益效果在于：该柔性电磁屏蔽复合材料选用导电纤维长丝(束)，采用交织成网的方式制备屏蔽层，可以形成连续的导电网络，显著提高材料的电磁屏蔽性能；该柔性电磁屏蔽复合材料选用的导电纤维层是具有一定排列间距的网格形式，在保证材料有效屏蔽的条件下，大大降低了导电纤维的含量，显著降低了复合材料的制备成本，同时提高了纤维强力利用率；采用不同的重叠角和重叠层数，将该柔性电磁屏蔽复合材料相互叠合而得到的复合材料，电磁屏蔽性能得到显著改善。
附图说明
图1是本发明柔性电磁屏蔽复合材料结构图。
图中：1、表层；2、导电纤维屏蔽层；3、导电纤维层；4、基布；5、导电纤维长丝(束)。
图2是以一定的重叠角相互叠合所得的双层复合材料中导电纤维长丝束的排列示意图。
图中：(a)重叠角为0°；(b)重叠角为45°。
图3是以一定的重叠角相互叠合所得的三层复合材料中导电纤维长丝束的排列示意图。
图中：(a)0°-0°-0°；(b)45°-0°-0°；(c)0°-45°-0°；(d)0°-0°-45°。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于进一步说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
如图1所示，本发明是一种具有电磁屏蔽功能的柔性复合材料，该复合材料包括表层1和导电纤维屏蔽层2，导电纤维屏蔽层包括基布4和导电纤维层3，该复合材料的结构由外到内依次为表层1、导电纤维层3、基布4。导电纤维层3由具有优良导电性能的纤维长丝(束)有规律地排列交织成网而制得，表层1为非织造面料、针织面料或机织面料。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明中进一步优选的技术方案有，所述导电纤维屏蔽层，采用的导电纤维为具有良好的导电性和耐久性的碳纤维长丝束(2K)，其它部分与实施例1完全相同。
实施例3
在实施例2的基础上，本发明中为了达到更好的电磁屏蔽效果，进一步优选的实施方案是，导电纤维层中导电纤维为正交网格排列，导电纤维的排列间距为2mm～20mm，以2mm等间距递增，其它部分与实施例2完全相同。实验结果显示，排列间距为6mm时，复合材料的电磁屏蔽效能最优，其屏蔽效能特征峰值达46.66dB，对应电磁波频率为1.05GHz，有效频宽为650MHz。
实施例4
在实施例3的基础上，本发明中为了得到更好的电磁屏蔽效果，进一步优选的实施方案还有，将上述具有不同排列间距的网格型复合材料分别以0°、45°相互叠合，得到一系列双层的电磁屏蔽复合材料，如图2所示。实验结果显示，在排列间距为6mm、以0°角重叠时，表现出最好的屏蔽性能，其屏蔽效能特征峰值为51.31dB，对应频率1.15GHz，有效频宽达920MHz。
实施例5
在实施例4的基础上，本发明中为了得到更好的电磁屏蔽效果，进一步优选的实施方案还有，将实例3中具有不同排列间距的网格型复合材料分别以0°、45°相互叠合，得到一系列双层的电磁屏蔽复合材料，如图3所示。实验结果显示，在排列间距为6mm、上中下三层之间均以0°角重叠时，表现出最好的屏蔽性能，屏蔽效能特征峰值高达54.70dB，对应频率为1.24GHz，有效频宽为920MHz。
以上所述仅仅是本发明的优选技术方案。应当指出，对本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种柔性电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述复合材料包括表层和导电纤维屏蔽层，所述导电纤维屏蔽层包括导电纤维层和基布，该电磁屏蔽复合材料的结构由外到内依次为表层、导电纤维层和基布。
2.如权利要求1所述的柔性电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述导电纤维层由具有优良导电性能的纤维长丝(束)有规律地排列交织成网而制得，所述表层为非织造面料、针织面料或者机织面料。
3.如权利要求2所述的柔性电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述导电纤维层中导电纤维的排列方向可以为单向、双向或者三向。
4.如权利要求3所述的柔性电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述导电纤维层中导电纤维的排列间距为0mm～20mm，以不同宽度等间距递增。
5.如权利要求4所述的柔性电磁屏蔽复合材料，其特征在于，可将上述柔性电磁屏蔽复合材料相互叠合，层数可以是双层和三层，并且上下不同层的复合材料中的导电纤维之间的排列方向夹角(锐角)为0°～90°。
6.如权利要求5所述的柔性电磁屏蔽复合材料，其特征在于，所述导电纤维屏蔽层，采用的导电纤维为具有良好的导电性和耐久性的纤维长丝(束)，比如金属纤维、碳素复合纤维、腈纶铜络合纤维等导电纤维材料。
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