CN110853869A - 一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈及其制备方法，所述太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈由扼流圈基层、滤波介质层和封装材料层组成，所述扼流圈基层的材质为铜线，所述滤波介质层包括以下原料：功能性石墨烯材料、液态金属、胺类固化剂和环氧树脂；其制备方法包括以下步骤：S1、平面的太极式扼流圈基层的绕制；S2、滤波介质层原料的准备；S3、功能性石墨烯材料、液态金属在环氧树脂中的混合；S4、胺类固化剂的混入，得滤波介质B；S5、将滤波介质涂抹在扼流圈基层的两面，再封装即得。本发明提出的扼流圈，电流带有极性走向，滤波性能好，能量损失低，滤波效果达到‑3～‑6db。
Description
技术领域
本发明涉及滤波材料技术领域，尤其涉及一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈及其制备方法。
背景技术
石墨烯的应用已是全世界的关注，然而对于石墨烯的研究，还在起步阶段。石墨烯是非常有特质的二维新型材料，其应用主要为材料的添加物质，目前的石墨烯材料是没有带自主特性的、和本身没带离子的石墨烯。石墨烯本身带离子的功能性应用并不多。要发展更深层和带功能性方向的材料才是科技进步的方向，这样就要必须在原料上制造出带功能特性的材料。
传统的扼流圈滤波元件的做法是利用线圈绕制在硅钢片上，做自耦式过滤。然而硅钢片所作的磁场自耦方式，只有南北对向式磁化自耦反应。东西方向可以说是完全没有屏闭，或多或少都显示出漏磁现象。基于上述现有技术中存在的不足，本发明提出了一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈及其制备方法。
一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，由扼流圈基层、滤波介质层和封装材料层组成，所述扼流圈基层的材质为铜线，所述滤波介质层包括以下重量百分比的原料：功能性石墨烯材料1％～10％，液态金属1％～30％，胺类固化剂2％～6％，余量为环氧树脂。
优选的，所述功能性石墨烯材料为镶有铁、铜、锌三元结构离子的石墨烯材料。
优选的，所述液态金属为水溶性铁、铜、银离子中的任意一种或几种混合。
优选的，所述胺类固化剂为双氰胺固化剂。
优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
本发明还提出了一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈的制备方法，包括以下步骤：
S1、取铜线，先按照直线段的形状绕制一段距离C，再进行第一段曲线的绕制，所述第一段曲线绕制的水平高度为H，曲线绕制的水平宽度为D，再进行第二段曲线的绕制，且第二段曲线与第一段曲线旋转180°的奇数倍曲线图重叠，即得第一个太极式扼流圈，再按照与第一个太极式扼流圈的绕制方法相同或相反的操作进行多个太极式扼流圈的水平绕制，且相邻两个太极式扼流圈之间均绕制一个长度为C的直线段，得到平面的太极式扼流圈基层；
S2、按照以下重量百分比进行称取滤波介质层原料：功能性石墨烯材料1％～10％，液态金属1％～30％，胺类固化剂2～6％，余量为环氧树脂，备用；
S3、将步骤S2称取的功能性石墨烯材料与液态金属，以3g/min的速率加入到环氧树脂中，边加入边以400r/min的转速进行搅拌，待材料加入完毕后，将混合物加入到超声波震荡器中，超声分散16min，分散均匀得混合液A；
S4、将步骤S2称取的胺类固化剂加入到步骤S2中所得的混合液A中，保持步骤S3中的转速不变，搅拌混合32min，得滤波介质B；
S5、将步骤S4中混合得到的滤波介质B倒涂抹在平面太极式扼流圈基层的两面，并对其进行封闭包封，完成封闭包封后，加热固化即得太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈。
优选的，所述直线段的长度为铜线厚度的5倍以上，所述曲线绕制的水平宽度为铜线厚度的10倍以上，所述曲线绕制的水平高度为铜线厚度的5倍以上。
优选的，制备的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈应用于滤波材料中，且滤波材料的工作频率为1KHz～1GHz，工作电压为50V～110V的直流电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提出的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，以液态金属为流质，且进行全方位式的封装，所以能无缝地封装整个扼流圈，并且在滤波过程中，比传统的硅钢片滤波减少了95％以上的能量损失，所做出来的滤波效果可达到-3～-6db；
2、本发明提出的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，采用太极式的绕线方式，能让电流带有极性走向，致使达到的效能比一般滤波效能电路更好，特殊的自耦能力可把讯号滤波之余，亦能作出放大提升的效用；
3、本发明提出的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，利用功能性石墨烯材料、液体金属以及环氧树脂相结合制备了滤波介质层，配方合理，制备的滤波介质层性能均一、稳定性好，适合任何线路用途，加上了环氧树脂石墨烯和液态金属的加持下，能发挥良好效果，更适合各种形式的直流电和交流电使用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，由扼流圈基层、滤波介质层和封装材料层组成，所述扼流圈基层的材质为铜线，所述滤波介质层包括以下重量百分比的原料：功能性石墨烯材料10％，液态金属15％，双氰胺固化剂6％，余量为双酚A型环氧树脂；其制备方法，包括以下步骤：
S1、取铜线，先按照直线段的形状绕制一段距离C，再进行第一段曲线的绕制，所述第一段曲线绕制的水平高度为H，曲线绕制的水平宽度为D，再进行第二段曲线的绕制，且第二段曲线与第一段曲线旋转180°的奇数倍曲线图重叠，即得第一个太极式扼流圈，再按照与第一个太极式扼流圈的绕制方法相同或相反的操作进行多个太极式扼流圈的水平绕制，且相邻两个太极式扼流圈之间均绕制一个长度为C的直线段，得到平面的太极式扼流圈基层，所述直线段的长度为铜线厚度的5倍以上，所述曲线绕制的水平宽度为铜线厚度的10倍以上，所述曲线绕制的水平高度为铜线厚度的5倍以上；
S2、按照以下重量百分比进行称取滤波介质层原料：功能性石墨烯材料10％，液态金属15％，双氰胺固化剂6％，余量为双酚A型环氧树脂，备用；
S3、将步骤S2称取的功能性石墨烯材料与液态金属，以3g/min的速率加入到双酚A型环氧树脂中，边加入边以400r/min的转速进行搅拌，待材料加入完毕后，将混合物加入到超声波震荡器中，超声分散16min，分散均匀得混合液A；
S4、将步骤S2称取的双氰胺固化剂加入到步骤S2中所得的混合液A中，保持步骤S3中的转速不变，搅拌混合32min，得滤波介质B；
S5、将步骤S4中混合得到的滤波介质B倒涂抹在平面太极式扼流圈基层的两面，并对其进行封闭包封，完成封闭包封后，加热固化即得太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈。
本发明中，功能性石墨烯材料为镶有铁、铜、锌三元结构离子的石墨烯材料；液态金属为水溶性铁离子。
实施例二
本发明提出的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，由扼流圈基层、滤波介质层和封装材料层组成，所述扼流圈基层的材质为铜线，所述滤波介质层包括以下重量百分比的原料：功能性石墨烯材料1％，液态金属30％，双氰胺固化剂2％，余量为双酚A型环氧树脂；其制备方法，包括以下步骤：
S1、取铜线，先按照直线段的形状绕制一段距离C，再进行第一段曲线的绕制，所述第一段曲线绕制的水平高度为H，曲线绕制的水平宽度为D，再进行第二段曲线的绕制，且第二段曲线与第一段曲线旋转180°的奇数倍曲线图重叠，即得第一个太极式扼流圈，再按照与第一个太极式扼流圈的绕制方法相同或相反的操作进行多个太极式扼流圈的水平绕制，且相邻两个太极式扼流圈之间均绕制一个长度为C的直线段，得到平面的太极式扼流圈基层，所述直线段的长度为铜线厚度的5倍以上，所述曲线绕制的水平宽度为铜线厚度的10倍以上，所述曲线绕制的水平高度为铜线厚度的5倍以上；
S2、按照以下重量百分比进行称取滤波介质层原料：功能性石墨烯材料1％，液态金属30％，双氰胺固化剂2％，余量为双酚A型环氧树脂，备用；
S3、将步骤S2称取的功能性石墨烯材料与液态金属，以3g/min的速率加入到双酚A型环氧树脂中，边加入边以400r/min的转速进行搅拌，待材料加入完毕后，将混合物加入到超声波震荡器中，超声分散16min，分散均匀得混合液A；
S4、将步骤S2称取的双氰胺固化剂加入到步骤S2中所得的混合液A中，保持步骤S3中的转速不变，搅拌混合32min，得滤波介质B；
S5、将步骤S4中混合得到的滤波介质B倒涂抹在平面太极式扼流圈基层的两面，并对其进行封闭包封，完成封闭包封后，加热固化即得太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈。
本发明中，功能性石墨烯材料为镶有铁、铜、锌三元结构离子的石墨烯材料；液态金属为水溶性铁和铜离子的混合。
实施例三
本发明提出的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，由扼流圈基层、滤波介质层和封装材料层组成，所述扼流圈基层的材质为铜线，所述滤波介质层包括以下重量百分比的原料：功能性石墨烯材料5％，液态金属1％，双氰胺固化剂4％，余量为双酚A型环氧树脂；其制备方法，包括以下步骤：
S1、取铜线，先按照直线段的形状绕制一段距离C，再进行第一段曲线的绕制，所述第一段曲线绕制的水平高度为H，曲线绕制的水平宽度为D，再进行第二段曲线的绕制，且第二段曲线与第一段曲线旋转180°的奇数倍曲线图重叠，即得第一个太极式扼流圈，再按照与第一个太极式扼流圈的绕制方法相同或相反的操作进行多个太极式扼流圈的水平绕制，且相邻两个太极式扼流圈之间均绕制一个长度为C的直线段，得到平面的太极式扼流圈基层，所述直线段的长度为铜线厚度的5倍以上，所述曲线绕制的水平宽度为铜线厚度的10倍以上，所述曲线绕制的水平高度为铜线厚度的5倍以上；
S2、按照以下重量百分比进行称取滤波介质层原料：功能性石墨烯材料5％，液态金属1％，双氰胺固化剂4％，余量为双酚A型环氧树脂，备用；
S3、将步骤S2称取的功能性石墨烯材料与液态金属，以3g/min的速率加入到双酚A型环氧树脂中，边加入边以400r/min的转速进行搅拌，待材料加入完毕后，将混合物加入到超声波震荡器中，超声分散16min，分散均匀得混合液A；
S4、将步骤S2称取的双氰胺固化剂加入到步骤S2中所得的混合液A中，保持步骤S3中的转速不变，搅拌混合32min，得滤波介质B；
S5、将步骤S4中混合得到的滤波介质B倒涂抹在平面太极式扼流圈基层的两面，并对其进行封闭包封，完成封闭包封后，加热固化即得太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈。
本发明中，功能性石墨烯材料为镶有铁、铜、锌三元结构离子的石墨烯材料；液态金属为水溶性铁、铜、银离子的混合。
上述实施例一、实施例二和实施例三中，制备的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈应用于滤波材料中，且滤波材料的工作频率为1KHz～1GHz，工作电压为50V～110V的直流电压。
对上述实施例一、实施例二和实施例三制备的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，进行滤波效果测试，结果见表1。
表1：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | |
| 滤波效果 | -3dB | -4dB | -6dB |
对实施例一、实施例二和实施例三制备的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈以及传统的硅钢片滤波的能量损失进行计算，以传统的硅钢片滤波的能量损失结果为标准，衡量实施例一、实施例二和实施例三制备的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈的能量损失，结果见表2。
表2：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | |
| 能量损失 | -95.8 | -96.2 | -95.4 |
表2中，“-”表示相比于传统的硅钢片滤波的能量损失降低的百分比数值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，其特征在于，由扼流圈基层、滤波介质层和封装材料层组成，所述扼流圈基层的材质为铜线，所述滤波介质层包括以下重量百分比的原料：功能性石墨烯材料1％～10％，液态金属1％～30％，胺类固化剂2％～6％，余量为环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，其特征在于，所述功能性石墨烯材料为镶有铁、铜、锌三元结构离子的石墨烯材料。
3.根据权利要求1所述的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，其特征在于，所述液态金属为水溶性铁、铜、银离子中的任意一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，其特征在于，所述胺类固化剂为双氰胺固化剂。
5.根据权利要求1所述的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
6.一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取铜线，先按照直线段的形状绕制一段距离C，再进行第一段曲线的绕制，所述第一段曲线绕制的水平高度为H，曲线绕制的水平宽度为D，再进行第二段曲线的绕制，且第二段曲线与第一段曲线旋转180°的奇数倍曲线图重叠，即得第一个太极式扼流圈，再按照与第一个太极式扼流圈的绕制方法相同或相反的操作进行多个太极式扼流圈的水平绕制，且相邻两个太极式扼流圈之间均绕制一个长度为C的直线段，得到平面的太极式扼流圈基层；
S2、按照以下重量百分比进行称取滤波介质层原料：功能性石墨烯材料1％～10％，液态金属1％～30％，胺类固化剂2～6％，余量为环氧树脂，备用；
S3、将步骤S2称取的功能性石墨烯材料与液态金属，以3g/min的速率加入到环氧树脂中，边加入边以400r/min的转速进行搅拌，待材料加入完毕后，将混合物加入到超声波震荡器中，超声分散16min，分散均匀得混合液A；
S4、将步骤S2称取的胺类固化剂加入到步骤S2中所得的混合液A中，保持步骤S3中的转速不变，搅拌混合32min，得滤波介质B；
S5、将步骤S4中混合得到的滤波介质B倒涂抹在平面太极式扼流圈基层的两面，并对其进行封闭包封，完成封闭包封后，加热固化即得太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈。
7.根据权利要求6所述的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈的制备方法，其特征在于，所述直线段的长度为铜线厚度的5倍以上，所述曲线绕制的水平宽度为铜线厚度的10倍以上，所述曲线绕制的水平高度为铜线厚度的5倍以上。
8.根据权利要求6所述的一种太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈的制备方法，其特征在于，制备的太极式石墨烯液态金属滤波平面扼流圈应用于滤波材料中，且滤波材料的工作频率为1KHz～1GHz，工作电压为50V～110V的直流电压。
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| CN107266861A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-20 | 冯苇荣 | 环氧树脂功能石墨烯一体化滤波ic及其制备方法 |
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