CN112368792A - 复合材料 - Google Patents

Abstract

本申请涉及复合材料。根据本申请，可以以简单且经济的过程提供具有高磁导率以及优异的其他物理特性例如柔性、电绝缘性、机械特性和/或耐热性或抗氧化性的复合材料。

Description

复合材料

技术领域

本申请要求基于在2018年6月29日提交的韩国专利申请第10-2018-0075961号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

本申请涉及复合材料。

背景技术

具有高磁导率的材料可以用于各种应用。例如，所述材料可以用于包括EMC芯、低功率高电感谐振电路或宽带变压器等的各种装置等，并且还可以用作吸波器。

作为具有高磁导率的材料，通常使用具有高磁导率的金属的轧制产品或包含金属颗粒作为填料的聚合物复合膜。

然而，由于为了获得具有高磁导率的产品，必须使用多组分材料或必须进行结晶，因此轧制等的方法具有复杂的过程，并且还具有高价格的问题。

为了通过应用金属颗粒填料来确保高磁导率，需要增加使用的金属颗粒的量，这导致柔性降低和电绝缘性降低。

发明内容

技术问题

本申请涉及复合材料。本申请的一个目的是能够以简单且经济的过程提供具有高磁导率以及优异的其他物理特性例如柔性和电绝缘性的复合材料。

技术方案

在本说明书中所指的物理特性中，除非另有说明，否则测量温度和/或测量压力影响结果的物理特性是在室温和/或常压下测量的结果。

术语室温是没有升温或冷却的自然温度，其意指例如10℃至30℃范围内的任一温度，或者23℃或约25℃左右的温度。此外，在本说明书中，除非另有说明，否则温度的单位为摄氏度(℃)。

术语常压是没有加压或减压的自然压力，其通常意指约1atm左右的大气压。

在本说明书中，在其中测量湿度影响结果的物理特性的情况下，相关的物理特性是在室温和/或常压状态下没有特别控制的自然湿度下测量的物理特性。

本申请涉及复合材料。本申请的复合材料可以包含金属泡沫和聚合物组分。由于由金属泡沫的独特的表面区域和孔特性引起的多次反射和吸收，复合材料可以表现出高磁导率。本申请的复合材料具有优异的机械强度和柔性、优异的抗氧化和/或高温的稳定性、以及优异的电绝缘性等，并且还可以解决当其包含在各种装置中时出现的剥离问题。本申请的复合材料还可以通过简单且经济的过程来制造。

在本说明书中，术语金属泡沫或金属骨架意指包含金属或金属合金作为主要组分的多孔结构。在此，金属等用作主要组分的事实意指基于金属泡沫或金属骨架的总重量，金属等的比率为55重量％或更大、60重量％或更大、65重量％或更大、70重量％或更大、75重量％或更大、80重量％或更大、85重量％或更大、90重量％或更大、或者95重量％或更大。作为主要组分包含在内的金属等的比率的上限没有特别限制，例如，该比率可以为100重量％或更小、99重量％或更小、或者98重量％或更小左右。

在本说明书中，术语多孔性可以意指这样的情况：其中其孔隙率为至少10％或更大、20％或更大、30％或更大、40％或更大、50％或更大、60％或更大、70％或更大、75％或更大、或者80％或更大。孔隙率的上限没有特别限制，其可以为例如小于约100％、为约99％或更小、约98％或更小、约95％或更小、约90％或更小、约85％或更小、80％或更小、或者约75％或更小左右。因此，金属泡沫可以具有上述孔隙率，并且该孔隙率可以通过计算金属泡沫的密度等以已知的方式来计算。

复合材料中包含的金属泡沫的形状没有特别限制，但在一个实例中可以为膜状。在本申请的复合材料中，添加有存在于呈膜形式的金属泡沫的表面上或内部中的聚合物组分。

这样的聚合物组分可以在金属泡沫的至少一个表面上形成表面层，或者可以以填充金属泡沫内部的孔的状态存在，在一些情况下，其也可以在形成表面层的同时填充金属泡沫内部的孔。

这样的聚合物组分可以在金属泡沫的至少一个表面上形成表面层，或者可以填充并存在于金属泡沫内部的空隙中，在一些情况下，其也可以在形成表面层的同时填充到金属泡沫中。在形成表面层的情况下，聚合物组分可以在金属泡沫的表面中的至少一个表面、一些表面或所有表面上形成表面层。在一个实例中，聚合物组分可以在作为金属泡沫的主表面的至少上表面和/或下表面上形成表面层。表面层可以形成为覆盖金属泡沫的整个表面，或者也可以形成为仅覆盖表面的一部分。

复合材料中的金属泡沫的孔隙率可以为约10％或更大。具有该孔隙率的金属泡沫具有形成合适的网络的多孔金属框架，并因此即使应用少量的相关金属泡沫其也可以确保高磁导率。在另一个实例中，孔隙率可以为15％或更大、20％或更大、25％或更大、30％或更大、35％或更大、40％或更大、45％或更大、50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、或者70％或更大，或者可以为99％或更小、98％或更小、约95％或更小、约90％或更小、85％或更小、约80％或更小、或者约75％或更小左右。

还可以控制金属泡沫的孔特性以确保适当的磁导率等。例如，金属泡沫可以包含近似球形、针状或随机形状的孔。

例如，金属泡沫中包含的孔的具有最大尺寸的孔的尺寸可以为约50μm或更小、45μm或更小、40μm或更小、35μm或更小、或者30μm或更小左右。在另一个实例中，最大孔尺寸可以为约2μm或更大、4μm或更大、6μm或更大、8μm或更大、10μm或更大、12μm或更大、14μm或更大、16μm或更大、18μm或更大、20μm或更大、22μm或更大、24μm或更大、或者26μm或更大。

在此，金属泡沫的孔中具有最大尺寸的孔是在通过以下将描述的实施例中描述的方法确定时被确定为最大尺寸的孔。此外，孔尺寸是通过以下将描述的实施例中所示的方法确定的尺寸，当孔为圆形时，其可以意指孔的直径，当孔不为圆形时，其可以意指作为测量的最长长度的长轴的长度。

在金属泡沫中，金属泡沫的全部孔的85％或更多孔的孔尺寸可以为10μm或更小，65％或更多孔的孔尺寸可以为5μm或更小。在此，确定孔尺寸的方法如上所述。在此，孔尺寸为10μm或更小或者5μm或更小的孔的孔尺寸的下限没有特别限制，但在一个实例中，孔尺寸可以大于约0μm、为0.1μm或更大、0.2μm或更大、0.3μm或更大、0.4μm或更大、0.5μm或更大、0.6μm或更大、0.7μm或更大、0.8μm或更大、0.9μm或更大、1μm或更大、1.1μm或更大、1.2μm或更大、1.3μm或更大、1.4μm或更大、1.5μm或更大、1.6μm或更大、1.7μm或更大、1.8μm或更大、1.9μm或更大、或者2μm或更大。

在此，全部孔中的孔尺寸为10μm或更小的孔可以为100％或更少、95％或更少、或者90％或更少左右，孔尺寸为5μm或更小的孔的比率可以为100％或更小、95％或更小、90％或更小、85％或更小、80％或更小、75％或更小、或者70％或更小左右。

期望的复合材料可以按照这种孔分布或特性来生产。例如，当复合材料或金属泡沫呈膜的形式时，孔分布可以基于膜的主轴方向来确定。

如上所述，金属泡沫可以呈膜的形式。在这种情况下，在根据以下将描述的方法制造复合材料时，可以考虑期望的磁导率或厚度比等来调节膜的厚度。为了确保目标物理特性，膜的厚度可以为例如约10μm或更大、约20μm或更大、约30μm或更大、约40μm或更大、约45μm或更大、约50μm或更大、约55μm或更大、约60μm或更大、约65μm或更大、或者约70μm或更大、75μm或更大、80μm或更大、85μm或更大、90μm或更大、95μm或更大、100μm或更大、105μm或更大、110μm或更大、或者115μm或更大。膜的厚度的上限根据目的来控制，其没有特别限制，但可以为例如约1,000μm或更小、约900μm或更小、约800μm或更小、约700μm或更小、约600μm或更小、约500μm或更小、约400μm或更小、约300μm或更小、约200μm或更小、或者约150μm或更小、130μm或更小、120μm或更小、110μm或更小、100μm或更小、或者90μm或更小左右。

在本说明书中，当相关目标的厚度不恒定时，厚度可以为目标的最小厚度、最大厚度或平均厚度。

金属泡沫可以为软磁金属组分的金属泡沫。术语软磁金属组分意指软磁金属或金属合金，其中软磁的定义如工业中已知的。在此，软磁金属组分的金属泡沫可以仅由软磁金属组分构成，或者可以意指包含金属组分作为主要组分的金属泡沫。因此，基于总重量，金属泡沫可以以55重量％或更大、60重量％或更大、65重量％或更大、70重量％或更大、75重量％或更大、80重量％或更大、85重量％或更大、90重量％或更大、或者95重量％或更大的量包含软磁金属组分。软磁金属组分的比率的上限没有特别限制，其可以为例如100重量％、99重量％或98重量％左右。

具体的软磁金属组分的实例可以例示为Fe/Ni合金、Fe/Ni/Mo合金、Fe/Al/Si合金、Fe/Si/B合金、Fe/Si/Nb合金、Fe/Si/Cu合金或Fe/Si/B/Nb/Cu合金等，但不限于此。在此，Fe意指铁，Ni意指镍，Mo意指钼，Al意指铝，Si意指硅，B意指硼，Nb意指铌，以及Cu意指铜。然而，在本申请中，除所述材料之外，还可以应用已知具有软磁性的各种材料。

用于生产金属泡沫的各种方法是已知的。在本申请中，可以应用通过这样的已知方法制造的金属泡沫。

作为用于生产金属泡沫的方法，已知对成孔剂(例如盐)和金属的复合材料进行烧结的方法、将金属涂覆在支撑物(例如聚合物泡沫)上并在这种状态下对其进行烧结的方法、或浆料法等，其中这些方法可以全部应用于本申请。

在一个实例中，本申请中应用的金属泡沫可以包括对包含软磁金属组分的金属泡沫前体进行烧结的步骤。在本申请中，术语金属泡沫前体意指在为了形成金属泡沫而进行的过程例如烧结之前的结构，即在产生金属泡沫之前的结构。即使金属泡沫前体被称为多孔金属泡沫前体，其本身也不一定是多孔的，并且为了方便起见，其可以被称为多孔金属泡沫前体，只要其可以最终形成作为多孔金属结构的金属泡沫即可。

在本申请中，可以使用至少包含金属组分、分散剂和粘合剂的浆料来形成金属泡沫前体，并且通过应用该浆料可以有效地确保期望的孔特性。

作为金属组分，可以应用金属粉末。适用的金属粉末的实例根据目的来确定，其没有特别限制，并且可以应用能够形成上述软磁金属组分的金属粉末或金属合金粉末或金属混合物粉末。

金属粉末的尺寸还考虑期望的孔隙率或孔尺寸等来选择，其没有特别限制，但例如金属粉末的平均粒径可以在约0.1μm至约200μm的范围内。在另一个实例中，平均粒径可以为约0.5μm或更大、约1μm或更大、约2μm或更大、约3μm或更大、约4μm或更大、约5μm或更大、约6μm或更大、约7μm或更大、约8μm或更大、约9μm或更大、约10μm或更大、约11μm或更大、约12μm或更大、约13μm或更大、约14μm或更大、约15μm或更大、约16μm或更大、约17μm或更大、约18μm或更大、约19μm或更大、或者约20μm或更大。在另一个实例中，平均粒径可以为约150μm或更小、100μm或更小、90μm或更小、80μm或更小、70μm或更小、60μm或更小、50μm或更小、40μm或更小、30μm或更小、或者20μm或更小。作为金属颗粒中的金属，还可以应用具有不同平均粒径的那些。平均粒径可以考虑期望的金属泡沫的形状(例如，金属泡沫的厚度或孔隙率)来适当地选择。

本说明书中所指的金属粉末的平均粒径是所谓的中值粒径，也被称为D50粒径。该中值粒径可以通过已知的颗粒尺寸分析方法来获得。

浆料中金属组分(金属粉末)的比率没有特别限制，其可以考虑期望的粘度、过程效率等来选择。在一个实例中，基于重量，浆料中金属组分的比率可以为0.5％至95％左右，但不限于此。在另一个实例中，比率可以为约1％或更大、约1.5％或更大、约2％或更大、约2.5％或更大、约3％或更大、约5％或更大、10％或更大、15％或更大、20％或更大、25％或更大、30％或更大、35％或更大、40％或更大、45％或更大、50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、70％或更大、75％或更大、或者80％或更大，或者可以为约90％或更小、约85％或更小、约80％或更小、约75％或更小、约70％或更小、约65％或更小、60％或更小、55％或更小、50％或更小、45％或更小、40％或更小、35％或更小、30％或更小、25％或更小、20％或更小、15％或更小、10％或更小、或者5％或更小左右。

可以使用包含分散剂和粘合剂以及金属粉末的浆料来形成金属泡沫前体。

在此，作为分散剂，例如可以应用醇。作为醇，可以使用具有1至20个碳原子的一元醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、乙二醇、丙二醇、戊醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、甘油、texanol或萜品醇；或者具有1至20个碳原子的二元醇，例如乙二醇、丙二醇、己二醇、辛二醇或戊二醇；或者更高级多元醇；等等，但种类不限于以上。

浆料还可以包含粘合剂。这样的粘合剂的种类没有特别限制，其可以根据在生产浆料时应用的金属组分或分散剂的种类来适当地选择。例如，粘合剂可以例示为具有含有1至8个碳原子的烷基的烷基纤维素，例如甲基纤维素或乙基纤维素；具有含有1至8个碳原子的亚烷基单元的聚碳酸亚烃酯，例如聚碳酸亚丙酯或聚碳酸亚乙酯；或者基于聚乙烯醇的粘合剂(在下文中，可以被称为聚乙烯醇化合物)，例如聚乙烯醇或聚乙酸乙烯酯；等等，但不限于此。

浆料中各组分的比率没有特别限制。这样的比率可以考虑在使用浆料进行过程时的过程效率例如涂覆特性和可成型性来调节。

例如，为了更有效地确保期望的孔隙率，相对于100重量份的上述金属组分，粘合剂可以以约1重量份至500重量份的比率包含在浆料中。在另一个实例中，该比率可以为约2重量份或更大、约3重量份或更大、约4重量份或更大、约5重量份或更大、约6重量份或更大、约7重量份或更大、约8重量份或更大、约9重量份或更大、约10重量份或更大、约15重量份或更大、约20重量份或更大、约30重量份或更大、约40重量份或更大、约50重量份或更大、约60重量份或更大、约70重量份或更大、约80重量份或更大、约90重量份或更大、约100重量份或更大、约110重量份或更大、约120重量份或更大、约130重量份或更大、约140重量份或更大、约150重量份或更大、约200重量份或更大、或者约250重量份或更大，并且可以为约450重量份或更小、约400重量份或更小、约350重量份或更小、约300重量份或更小、约250重量份或更小、约200重量份或更小、约150重量份或更小、约100重量份或更小、约50重量份或更小、约40重量份或更小、约30重量份或更小、约20重量份或更小、或者约10重量份或更小。

为了更有效地确保期望的孔特性，相对于100重量份的粘合剂，分散剂可以以约10重量份至2,000重量份的比率包含在浆料中。在另一个实例中，比率可以为约20重量份或更大、约30重量份或更大、约40重量份或更大、约50重量份或更大、约60重量份或更大、约70重量份或更大、约80重量份或更大、约90重量份或更大、约100重量份或更大、约200重量份或更大、约300重量份或更大、约350重量份或更大、约400重量份或更大、约500重量份或更大、约550重量份或更大、约600重量份或更大、或者约650重量份或更大，并且可以为约1，800重量份或更小、约1,600重量份或更小、约1,400重量份或更小、约1,200重量份或更小、或者约1,000重量份或更小、约900重量份或更小、约800重量份或更小、约700重量份或更小、约600重量份或更小、约500重量份或更小、或者约450重量份或更小。

除非另有说明，否则在本文中单位重量份意指各组分之间的重量比。

如有必要，浆料还可以包含溶剂。作为溶剂，可以考虑浆料的组分(例如金属组分或粘合剂等)的溶解性来使用合适的溶剂。例如，作为溶剂，可以使用介电常数在约10至120的范围内的溶剂。在另一个实例中，介电常数可以为约20或更大、约30或更大、约40或更大、约50或更大、约60或更大、或者约70或更大，或者可以为约110或更小、约100或更小、或者约90或更小。这样的溶剂可以例示为水、或具有1至8个碳原子的醇(例如乙醇、丁醇或甲醇)、DMSO(二甲基亚砜)、DMF(二甲基甲酰胺)或NMP(N-甲基吡咯烷酮)等，但不限于此。

当应用溶剂时，相对于100重量份的粘合剂，其可以以约50重量份至400重量份的比率存在于浆料中，但不限于此。在另一个实例中，溶剂的比率可以为约60重量份或更大、约70重量份或更大、约80重量份或更大、约90重量份或更大、约100重量份或更大、约110重量份或更大、约120重量份或更大、约130重量份或更大、约140重量份或更大、约150重量份或更大、约160重量份或更大、约170重量份或更大、约180重量份或更大、或者约190重量份或更大，或者可以为约350重量份或更小、300重量份或更小、或者250重量份或更小，但不限于此。

除上述组分之外，浆料还可以进一步包含必要的已知添加剂。然而，为了有效地获得期望的孔特性，浆料可以不包含所谓的发泡剂。术语发泡剂包括相对于浆料中的其他组分可以表现出发泡效果的组分，以及工业中通常被称为发泡剂的组分。因此，在本申请中，在制造金属泡沫的过程期间，可以不进行发泡过程。

使用浆料形成金属泡沫前体的方法没有特别限制。在制造金属泡沫的领域中，已知用于形成金属泡沫前体的各种方法，并且在本申请中，可以应用所有这些方法。例如，可以通过将浆料保持在合适的模板中，或者通过以适当的方式涂覆浆料来形成金属泡沫前体。

当以膜或片的形式生产金属泡沫，特别是以薄膜或薄片的形式生产金属泡沫时，根据本申请的一个实例，可以有利地施加涂覆过程。例如，在将浆料涂覆在合适的基础材料上以形成前体之后，可以通过以下将描述的烧结过程形成期望的金属泡沫。

这样的金属泡沫前体的形状根据期望的金属泡沫来确定并且没有特别限制。在一个实例中，金属泡沫前体可以呈膜或片的形式。例如，当前体呈膜或片的形式时，厚度可以为2,000μm或更小、1,500μm或更小、1,000μm或更小、900μm或更小、800μm或更小、700μm或更小、600μm或更小、500μm或更小、400μm或更小、300μm或更小、200μm或更小、150μm或更小、约100μm或更小、约90μm或更小、约80μm或更小、约70μm或更小、约60μm或更小、或者约55μm或更小。金属泡沫由于其多孔结构特征而通常具有脆性特性，从而难以以膜或片的形式，特别是薄膜或薄片的形式来制造，并且具有即使在其制成时也容易破碎的问题。然而，根据本申请的方法，可以形成其中均匀地形成有孔，同时具有薄厚度，并且具有优异的机械特性的金属泡沫。

在此，前体的厚度的下限没有特别限制。例如，呈膜或片的形式的前体还可以为约5μm或更厚、10μm或更厚、或者约15μm或更厚、20μm或更厚、25μm或更厚、30μm或更厚、35μm或更厚、40μm或更厚、45μm或更厚、50μm或更厚、55μm或更厚、60μm或更厚、65μm或更厚、70μm或更厚、或者75μm或更厚左右。

在金属泡沫前体的形成过程中，还可以进行适当的干燥过程。例如，金属泡沫前体还可以通过经由诸如上述将浆料涂覆然后使其干燥一定时间的方法使浆料成型来形成。干燥的条件没有特别限制，其可以控制在例如可以将浆料中包含的溶剂除去至期望水平的水平。例如，干燥可以通过将成型的浆料在约50℃至250℃、约70℃至180℃、或约90℃至150℃范围内的温度下保持适当的时间段来进行。干燥时间也可以从适当的范围中选择。

可以对通过这样的方法形成的金属泡沫前体进行烧结以形成金属泡沫。在这种情况下，进行用于生产金属泡沫的烧结的方法没有特别限制，并且可以应用已知的烧结方法。即，烧结可以以这样的方式来进行：以适当的方式向金属泡沫前体施加适当量的热。

在这种情况下，考虑到应用的金属泡沫前体的状态(例如浆料的组成或金属粉末的种类)，可以将烧结条件控制为使得金属粉末连接以形成多孔结构，并且具体条件没有特别限制。

例如，烧结可以通过将前体保持在约500℃至2000℃、700℃至1500℃、或800℃至1200℃范围内的温度下来进行，并且还可以任意地选择保持时间。在一个实例中，保持时间可以在约1分钟至10小时左右的范围内，但不限于此。

如上所述，复合材料还包含存在于金属泡沫的表面上或金属泡沫的内部中的聚合物组分，其中这样的复合材料中的总厚度(T)与金属泡沫的厚度(MT)的比率(T/MT)可以为2.5或更小。在另一个实例中，厚度比可以为约2或更小、约1.9或更小、约1.8或更小、约1.7或更小、约1.6或更小、1.5或更小、1.4或更小、1.3或更小、1.2或更小、1.15或更小、或者1.1或更小。厚度比的下限没有特别限制，但在一个实例中，其可以为约1或更大、约1.01或更大、约1.02或更大、约1.03或更大、约1.04或更大、或者约1.05或更大、约1.06或更大、约1.07或更大、约1.08或更大、约1.09或更大、约1.1或更大、约1.11或更大、约1.12或更大、约1.13或更大、约1.14或更大、约1.15或更大、约1.16或更大、约1.17或更大、约1.18或更大、约1.19或更大、约1.2或更大、约1.21或更大、约1.22或更大、约1.23或更大、约1.24或更大、或者约1.25或更大。在这样的厚度比下，可以提供在确保期望的热导率的同时具有优异的可加工性或耐冲击性等的复合材料。

复合材料中包含的聚合物组分的种类没有特别限制，其可以考虑例如复合材料的可加工性、耐冲击性、绝缘特性等来选择。本申请中适用的聚合物组分的实例可以包括选自以下中的一者或更多者：已知的丙烯酸类树脂；有机硅树脂，例如硅氧烷系列；聚酯树脂，例如PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))；环氧树脂；烯烃树脂，例如PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)；氨基甲酸酯树脂；聚酰胺树脂；氨基树脂和酚树脂，但不限于此。

在一个实例中，复合材料中包含的金属泡沫的体积(MV)与聚合物组分的体积(PV)的比率(MV/PV)可以为10或更小。在另一个实例中，比率(MW/PV)可以为9或更小、8或更小、7或更小、6或更小、5或更小、4或更小、3或更小、2或更小、1或更小、或者0.5或更小左右。体积比的下限没有特别限制，其可以为例如约0.1左右。体积比可以通过复合材料中包含的聚合物组分和金属泡沫的重量以及相关组分的密度来计算。

复合材料可以表现出高磁导率。例如，以上述膜形式，复合材料在10μm至1cm范围内的厚度和100kHz至300kHz下可以表现出100或更大的比磁导率。在另一个实例中，比磁导率可以为110或更大、120或更大、130或更大、140或更大、150或更大、160或更大、170或更大、180或更大、190或更大、或者200或更大。在另一个实例中，比磁导率可以为约1,000或更小、900或更小、800或更小、700或更小、600或更小、500或更小、400或更小、或者300或更小左右。

本申请还涉及用于生产呈这样的形式的复合材料的方法。制造方法可以包括使其中可固化聚合物组合物存在于金属泡沫的表面上或内部的状态的可固化聚合物组合物固化的步骤。

以上方法中应用的金属泡沫的详细内容如上所述，并且待制造的复合材料的具体事项也可以遵循上述内容。

应用的聚合物组合物没有特别限制，只要其可以通过固化等形成上述聚合物组分即可，并且这样的聚合物组分在本领域中是公知的。

例如，复合材料可以通过使用已知组分中具有适当粘度的材料通过已知的方法进行固化来制备。

本申请的这样的复合材料表现出优异的机械强度、电绝缘性、抗氧化性和耐热性等，以及可以应用于需要高磁导率的各种应用的高磁导率。适用的应用可以例示为包括EMC芯、低功率高电感谐振电路或宽带变压器等的各种装置等，或者吸波器等，但不限于此。

有益效果

根据本申请，可以以简单且经济的过程提供具有高磁导率以及优异的其他物理特性例如柔性、电绝缘性、机械特性和/或耐热性或抗氧化性的复合材料。

附图说明

图1是实施例1中应用的金属泡沫的照片。

图2是示出实施例1中应用的金属泡沫的孔分布的图。

图3是实施例2的复合材料的磁导率的图。

图4是实施例6的复合材料的磁导率的图。

具体实施方式

在下文中，将通过实施例和比较例详细地描述本申请，但本申请的范围不限于以下实施例。

1.确定比磁导率的方法

用Keysight 16454A仪器测量实施例或比较例的材料的比磁导率，其中扫描1kHz至10MHz的区域。

2.确定孔分布的方法

通过用图像分析仪确定使用电子光学显微镜(SEM，JEOL，JSM-7610F)以500倍的放大倍数拍摄的SEM图像来计算应用的金属泡沫的孔分布。

实施例1.

作为金属泡沫，使用由铁和镍的合金(Fe/Ni＝20/80)制成的具有约75％的孔隙率和约80μm的厚度的金属泡沫。

按以下方式制备这样的金属泡沫。将5g平均粒径(中值粒径，D50粒径)为约20μm至30μm的合金(Fe/Ni＝20/80)粉末、4g正丁醇和1g乙基纤维素混合以制备浆料。在对浆料进行烧结之后，将其涂覆成厚度为约80μm左右的膜的形式，在120℃的烘箱中干燥10分钟，然后在氢气/氩气气氛中在1000℃下烧结约2小时左右以制备金属泡沫。

图1和图2分别示出了如此制备的金属泡沫的照片和孔分布。将粘度为约9000cP的环氧树脂(制造商：Kukdo Chemical Co.，Ltd.，产品名称：KSR177)施加至金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约110μm左右。

随后，将施加有环氧树脂的金属泡沫在约120℃的烘箱中保持约1小时并固化以生产呈膜的形式的复合材料。

复合材料的比磁导率为200或更大(100kHz至300kHz)。

实施例2.

将硅氧烷系列树脂(制造商：Dow Corning，产品名称：Sylgard 184)施加至实施例1中制备的金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约100μm左右。随后，将材料在约120℃的烘箱中保持约1小时左右并固化以生产呈膜的形式的复合材料。复合材料的磁导率为200或更大(100kHz至300kHz)。

图3是实施例2的复合材料的比磁导率的图。

实施例3.

将丙烯酸酯系列树脂(制造商：Aldrich，商品名称：PMMA)施加至实施例1中获得的金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约100μm左右。随后，将材料在约120℃的烘箱中保持约1小时左右并固化以生产呈膜的形式的复合材料。

复合材料的比磁导率为190或更大(100kHz至300kHz)。

实施例4.

将聚丙烯树脂(制造商：Aldrich，商品名称：Polypropylene)施加至实施例1中获得的金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约100μm左右。随后，使材料固化以生产呈膜的形式的复合材料。复合材料的比磁导率为190或更大(100kHz至300kHz)。

实施例5.

作为金属泡沫，使用以与实施例1中相同的方式使用铁、镍和钼的合金(Fe/Ni/Mo＝15/80/5)粉末制备的具有约72％的孔隙率和约80μm的厚度的金属泡沫。将环氧树脂(制造商：Kukdo Chemical Co.，Ltd.，产品名称：KSR177)施加至金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约110μm左右。随后，将施加有环氧树脂的金属泡沫在与实施例1的条件相同的条件下进行处理以生产呈膜的形式的复合材料。复合材料的比磁导率为200或更大(100kHz至300kHz)。

实施例6.

作为金属泡沫，使用以与实施例1中相同的方式使用铁、铝和硅的合金(Fe/Al/Si＝85/6/9)粉末制备的具有约70％的孔隙率和约80μm的厚度的金属泡沫。将环氧树脂(制造商：Kukdo Chemical Co.，Ltd.，产品名称：KSR177)施加至金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约100μm左右。随后，将施加有环氧树脂的金属泡沫在与实施例1的条件相同的条件下进行处理以生产呈膜的形式的复合材料。复合材料的磁导率为150或更大(100kHz至300kHz)。图4是实施例6的复合材料的比磁导率的图。

实施例7.

作为金属泡沫，使用以与实施例1中相同的方式使用铁、硅和硼的合金(Fe/Si/B＝75/15/10)粉末制备的具有约67％的孔隙率和约80μm的厚度的金属泡沫。将环氧树脂(制造商：Kukdo Chemical Co.，Ltd.，产品名称：KSR177)施加至金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约120μm左右。随后，将施加有环氧树脂的金属泡沫在与实施例1的条件相同的条件下进行处理以生产呈膜的形式的复合材料。复合材料的比磁导率为120或更大(100kHz至300kHz)。

实施例8.

作为金属泡沫，使用以与实施例1中相同的方式使用铁、硅、硼、铌和铜的合金(Fe/Si/B/Nb/Cu＝74/13/9/3/1)粉末制备的具有约61％的孔隙率和约80μm的厚度的金属泡沫。将环氧树脂(制造商：Kukdo Chemical Co.，Ltd.，产品名称：KSRl77)施加至金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约100μm左右。随后，将施加有环氧树脂的金属泡沫在与实施例1的条件相同的条件下进行处理以生产呈膜的形式的复合材料。复合材料的比磁导率为170或更大(100kHz至300kHz)。

比较例1.

作为金属泡沫，使用以与实施例1中相同的方式使用铜粉末制备的具有约65％的孔隙率和约80μm的厚度的金属泡沫。将实施例2中施加的硅氧烷系列树脂施加至金属泡沫，并使用膜涂覆器除去过量的组合物，使得最终的复合材料的厚度为约100μm左右。随后，将施加有环氧树脂的金属泡沫在与实施例2的条件相同的条件下进行处理以生产呈膜的形式的复合材料。复合材料的比磁导率为50或更小(100kHz至300kHz)。

比较例2.

将作为软磁金属填料的铁、铝和硅的合金(Fe/Al/Si＝85/6/9)填料与聚丙烯树脂混合，然后使用膜涂覆器成型为厚度为约120μm左右的膜的形式并固化以生产呈膜的形式的复合材料。

复合材料的比磁导率为90左右(100kHz至300kHz)。

Claims (14)

1.一种复合材料，包含：

软磁金属组分的金属泡沫和

在所述金属泡沫的表面上或内部的聚合物组分。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述复合材料呈膜的形式。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其中所述复合材料在10μm至1em范围内的厚度和100kHz至300kHz下表现出100或更大的比磁导率。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述金属泡沫的孔隙率为50％或更大。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述金属泡沫中全部孔的85％或更多孔的孔尺寸为10μm或更小。

6.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述金属泡沫中全部孔的65％或更多孔的孔尺寸为5μm或更小。

7.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述软磁金属组分为Fe/Ni合金、Fe/Ni/Mo合金、Fe/Al/Si合金、Fe/Si/B合金、Fe/Si/Nb合金、Fe/Si/Cu合金或Fe/Si/B/Nb/Cu合金。

8.根据权利要求1所述的复合材料，其中总厚度(T)与所述金属泡沫的厚度(MT)的比率(T/MT)为1.01或更大。

9.根据权利要求1所述的复合材料，其中总厚度(T)与所述金属泡沫的厚度(MT)的比率(T/MT)为2或更小。

10.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述金属泡沫的厚度为10μm或更大。

11.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述聚合物组分在所述金属泡沫的表面上形成表面层。

12.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述聚合物组分包括选自丙烯酸类树脂、有机硅树脂、环氧树脂、烯烃树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、氨基甲酸酯树脂、氨基树脂和酚树脂中的一者或更多者。

13.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述金属泡沫的体积(MV)与所述聚合物组分的体积(PV)的比率(MV/PV)为10或更小。

14.一种用于生产根据权利要求1所述的复合材料的方法，包括使可固化聚合物组合物固化，所述可固化聚合物组合物呈其中所述聚合物组合物存在于软磁金属组分的金属泡沫的表面上或内部的状态。

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