JP2023551073A - 金属系電磁干渉シールディング材料、装置、およびその製造方法 - Google Patents

金属系電磁干渉シールディング材料、装置、およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【解決手段】基材と、金属系導電性添加物と、導電性添加物に組み合わされるとともに基材上に堆積されるバインダーとを含むＥＭＩシールド、およびその製作方法を説明する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの機械的特性および／または伝導性を高めるために、炭素系添加物が含有される。【選択図】図１

Description

相互参照
本願は、２０２０年１１月２５日提出の米国仮出願第６３／１１８，５３３号の利益を主張するものであり、上記出願は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
電磁干渉（ＥＭＩ）は、望まない天然または人工の外部源から受信する信号である。そのようなＥＭＩは、電磁誘導、静電結合またはそれによりもたらされる導通により、電気部品の性能に影響しかねず、かつ、悪影響となりうる。これらの電子的妨害は、データ転送および保存における誤り率が高まることにより、演算部品および通信部品の性能を劣化させうる。しかし、ＥＭＩ遮蔽は、外部の信号干渉から、漏洩しているＥＭＩ信号から電気装置を保護することができ、かつ、電気装置内の電気部品同士の干渉を防ぐ。ＥＭＩからの遮蔽はまた、電子部品に対して正確な検査および較正を確実に行うために重要である。
本明細書において、従来のＥＭＩシールドに勝る多数の利点をもたらすＥＭＩシールドまたはシールディング材料を開示する。本明細書中のＥＭＩシールドの高い熱伝導性および電気伝導性により、薄い膜厚であっても、熱エネルギーが効率的に放散され、かつ、ＥＭＩ干渉が最小化される。さらに、従来の金属箔とは異なり、本明細書中のＥＭＩシールディング材料は、軽量であり、優れた機械的可撓性、構造的完全性、高い耐食性を示し、かつ、多種多様な筐体に容易に適用可能である。さらに、標準的な金属系ＥＭＩシールディングとは対照的に、本明細書中のＥＭＩシールディング材料は、容易に切断し、表面に適用可能であり、かつ、疲労や性能劣化なく繰り返し曲げることに耐えられる。
いくつかの実施形態において、本明細書中のＥＭＩシールディング材料は、金属系導電性添加物を含む。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物は、ナノ材料（例えば、金属ナノフレーク）を含む。いくつかの実施形態において、本明細書中のＥＭＩシールディング材料は、例えば、グラフェンやグラフェンフレームワークなどの炭素または炭素系添加物をさらに含む。いくつかの実施形態において、グラフェンは、互いに剥離、拡張または分離されるカーボンシートの形態を有し、カーボンシートは、相互接続されて、単一の電気的に結合された導電性ネットワークを形成する。いくつかの実施形態において、炭素または炭素系添加物は、高い表面積および伝導性を有するカーボンシートが相互接続された三次元ネットワークを含む。よって、本明細書中の炭素または炭素系添加物の形態は、内部に金属系導電性添加物を含有・接続する足場（ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ）を形成することにより、ＥＭＩシールディング材料全体にわたる高い伝導性をもたらす。さらに、当該フレームワークにより、本明細書中のＥＭＩシールディング材料の機械的特性が高まる。対照的に、分離された別個の単一グラフェンシートには、単一のネットワーク全体にわたり高い伝導性を提供する接続性がないことがある。最終的に、従来のＥＭＩシールドと比較して、本開示のＥＭＩシールディング材料は、さまざまな基材上にさまざまな厚さおよび大きさで容易に調製および塗布されて、所望の遮蔽特性が達成される。例えば、塗布する本明細書中のＥＭＩシールディング材料の厚さを増すことにより、より感度の高い電子機器向けにさらなるＥＭＩ低減が可能となる。
本明細書中で提供される一態様は、基材と、金属系導電性添加物と、金属系導電性添加物と組み合わされ、かつ、基材上にＥＭＩシールディング被覆物として堆積されるバインダーとを含むＥＭＩシールドである。
いくつかの実施形態において、基材は、プラスチック、金属、ガラス、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、金属は、鉄金属、非鉄金属、被覆表面、プラスチック、線維ガラス、ステンレス鋼、または木材を含む。いくつかの実施形態において、金属は、銅、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼、ベリリウム、ビスマス、クロム、コバルト、ガリウム、金、インジウム、鉄、鉛、マグネシウム、ニッケル、銀、チタン、錫、亜鉛、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、プラスチックは、熱可塑性ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、熱可塑性プラスチックは、ポリエチレンテレフタレート、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンサクシネート、ポリ（３－ヒドロキシ酪酸－コ－３－ヒドロキシ吉草酸）、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物は、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、金属コアを形成する第１金属と、金属コアの周囲に被覆物を形成する第２金属とを含む。いくつかの実施形態において、第１金属は、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、第２金属は、銀を含む。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の金属系導電性添加物のｗ／ｗ濃度は、約５％～約９５％である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中のバインダーのｗ／ｗ濃度は、約２０％～約９５％である。いくつかの実施形態において、バインダーは、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、被覆物シンナーをさらに含む。いくつかの実施形態において、被覆物シンナーは、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、またはアルファ－トリフルオロトルエンを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の被覆物シンナーのｗ／ｗ濃度は、約５％～約９０％である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、粘度調整剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、粘度調整剤は、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、炭素系添加物をさらに含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の炭素系添加物のｗ／ｗ濃度は、約０．０１％～約５％である。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の比表面積は、１，０００ｍ２／ｇを上回る。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ～約４，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブの電気伝導率は、約１００Ｓ／ｃｍを上回る。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、約２ｕｍ～約３０ｕｍである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の比表面積は、約２ｍ２／ｇ～約１６ｍ２／ｇである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの伝導率は、約１０Ｓ／ｍ～約２０，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドのシート抵抗は、約０．１Ω／ｓｑ～約１，０００Ω／ｓｑである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの動作温度は、約０℃～約４００℃である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さは、約１０ｕｍ～約１，０００ｕｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約１０ｋＨｚ～約４００ｋＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約５００ｋＨｚ～約３０ＭＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、約４０ＭＨｚ～約１ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、２ＧＨｚ～１８ＧＨｚの周波数範囲において約３０ｄＢ～約１２０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、１９ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数範囲において約５０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。
本明細書中で提供される別の態様は、金属系導電性添加物と、バインダーと、金属系導電性添加物およびバインダーと組み合わされることでＥＭＩシールディング被覆物を形成する溶媒とを含むＥＭＩシールディング被覆物である。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、クリアコート被覆物および活性剤被覆物を含み、クリアコート被覆物と活性剤被覆物とを混合することにより、ＥＭＩシールディング被覆物が硬化する。いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度は、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物は、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、金属コアを形成する第１金属と、金属コアの周囲に被覆物を形成する第２金属とを含む。いくつかの実施形態において、第１金属は、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、第２金属は、銀を含む。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の金属系導電性添加物のｗ／ｗ濃度は、約５％～約９５％である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中のバインダーのｗ／ｗ濃度は、約２０％～約９５％である。いくつかの実施形態において、バインダーは、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、被覆物シンナーをさらに含む。いくつかの実施形態において、被覆物シンナーは、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、またはアルファ－トリフルオロトルエンを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の被覆物シンナーのｗ／ｗ濃度は、約５％～約９０％である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、粘度調整剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、粘度調整剤は、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、炭素系添加物をさらに含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の炭素系添加物のｗ／ｗ濃度は、約０．０１％～約５％である。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の比表面積は、１，０００ｍ２／ｇを上回る。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ～約４，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブの電気伝導率は、約１００Ｓ／ｃｍを上回る。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、約２ｕｍ～約３０ｕｍである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の比表面積は、約２ｍ２／ｇ～約１６ｍ２／ｇである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物の伝導率は、約１０Ｓ／ｍ～約２０，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物のシート抵抗は、約０．１Ω／ｓｑ～約１，０００Ω／ｓｑである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物の動作温度は、約０℃～約４００℃である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さは、約１０ｕｍ～約１，０００ｕｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約１０ｋＨｚ～約４００ｋＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約５００ｋＨｚ～約３０ＭＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、膜厚約１５０ｕｍ未満で、約４０ＭＨｚ～約１ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、膜厚約１５０ｕｍ未満で、２ＧＨｚ～１８ＧＨｚの周波数範囲において約３０ｄＢ～約１２０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、膜厚約１５０ｕｍ未満で、１９ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数範囲において約５０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。
本明細書中で提供される別の態様は、金属系導電性添加物、バインダー、および溶媒を含む被覆物を形成することと、基材上に被覆物を堆積させることと、ＥＭＩシールディング被覆物を形成するために基材上の被覆物を乾燥させることとを含むＥＭＩシールドの形成方法である。
いくつかの実施形態において、基材上に所定の厚さの被覆物を堆積させる。いくつかの実施形態において、基材上の被覆物を乾燥させることは、約２０℃～約１２０℃の温度で乾燥させることを含む。いくつかの実施形態において、被覆物を形成することは、被覆物を混合すること、被覆物中の凝集体を分解すること、被覆物から気泡を除去すること、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、混合することは、音響ミキサーにより行われる。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解することは、高剪断ミキサーにより行われる。いくつかの実施形態において、被覆物から気泡を除去することは、真空ミキサーにより行われる。いくつかの実施形態において、基材上に被覆物を堆積させることは、塗工機により基材上に被覆物を堆積させることを含む。いくつかの実施形態において、塗工機は、スロットダイ塗工機である。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解すること、および被覆物から気泡を除去することのうちの少なくとも一方は、被覆物の粘度が約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰになるまで行われる。いくつかの実施形態において、被覆物の粘度は、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、上記方法は、ＥＭＩシールドをカレンダ処理することをさらに含む。いくつかの実施形態において、カレンダ処理することは、ロール・ツー・ロールカレンダ機により行われる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの伝導率は、約１０Ｓ／ｍ～約２０，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドのシート抵抗は、約０．１Ω／ｓｑ～約１，０００Ω／ｓｑである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの動作温度は、約０℃～約４００℃である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの厚さは、約１０ｕｍ～約１，０００ｕｍである。
本明細書中で提供される別の態様は、金属系導電性添加物、バインダー、および溶媒を含む被覆物を取得することと、基材上に被覆物を塗布することと、ＥＭＩシールディング被覆物を形成するために基材上の被覆物を乾燥させることとを含むＥＭＩシールドの形成方法である。
いくつかの実施形態において、被覆物を取得することは、クリアコート被覆物と活性剤被覆物とを混合することを含み、クリアコート被覆物と活性剤被覆物との両方が、金属系導電性添加物、バインダー、および溶媒を含み、活性剤被覆物が、被覆物を硬化させるための活性剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、噴霧により基材上に被覆物を塗布する。いくつかの実施形態において、空気噴霧により基材上に被覆物を塗布する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、クリアコート被覆物および活性剤被覆物を含み、クリアコート被覆物と活性剤被覆物とを混合することにより、ＥＭＩシールディング被覆物が硬化する。いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度は、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物は、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、金属コアを形成する第１金属と、金属コアの周囲に被覆物を形成する第２金属とを含む。いくつかの実施形態において、第１金属は、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、第２金属は、銀を含む。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の金属系導電性添加物のｗ／ｗ濃度は、約５％～約９５％である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中のバインダーのｗ／ｗ濃度は、約２０％～約９５％である。いくつかの実施形態において、バインダーは、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、被覆物シンナーをさらに含む。いくつかの実施形態において、被覆物シンナーは、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、またはアルファ－トリフルオロトルエンを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の被覆物シンナーのｗ／ｗ濃度は、約５％～約９０％である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、粘度調整剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、粘度調整剤は、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、炭素系添加物をさらに含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の炭素系添加物のｗ／ｗ濃度は、約０．０１％～約５％である。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の比表面積は、１，０００ｍ２／ｇを上回る。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ～約４，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブの電気伝導率は、約１００Ｓ／ｃｍを上回る。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、約２ｕｍ～約３０ｕｍである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の比表面積は、約２ｍ２／ｇ～約１６ｍ２／ｇである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの伝導率は、約１０Ｓ／ｍ～約２０，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドのシート抵抗は、約０．１Ω／ｓｑ～約１，０００Ω／ｓｑである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの動作温度は、約０℃～約４００℃である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さは、約１０ｕｍ～約１，０００ｕｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約１０ｋＨｚ～約４００ｋＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約５００ｋＨｚ～約３０ＭＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、約４０ＭＨｚ～約１ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、２ＧＨｚ～１８ＧＨｚの周波数範囲において約３０ｄＢ～約１２０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、１９ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数範囲において約５０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。
本明細書中で提供される別の態様は、基材と、金属系導電性添加物と、炭素系添加物と、金属系導電性添加物および炭素系添加物と組み合わされ、かつ、基材上にＥＭＩシールディング被覆物として堆積されるバインダーとを含むＥＭＩシールドである。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の炭素系添加物のｗ／ｗ濃度は、約０．０１％～約５％である。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の比表面積は、１，０００ｍ２／ｇを上回る。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ～約４，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブの電気伝導率は、約１００Ｓ／ｃｍを上回る。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、約２ｕｍ～約３０ｕｍである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の比表面積は、約２ｍ２／ｇ～約１６ｍ２／ｇである。
本開示の新規な特徴は、添付の請求項において特定して記載されている。例示的な実施形態を記載する以下の詳細な説明を参照することにより、本開示の特徴および利点がよりよく理解されるであろう。当該実施形態では、本開示の原理が利用されており、付随する図面は以下の通りである。
本明細書中の実施形態に係る電磁干渉（ＥＭＩ）シールドにおける反射および吸収を示す図である。 本明細書中の実施形態に係るＥＭＩシールド有効性試験の構成を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第１の例示的なＥＭＩシールドの画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第２の例示的なＥＭＩシールドの画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第３の例示的なＥＭＩシールドの画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第１の例示的なＥＭＩシールディング被覆物の遮蔽有効性グラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第２の例示的なＥＭＩシールディング被覆物の遮蔽有効性グラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第３の例示的なＥＭＩシールディング被覆物の遮蔽有効性グラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第１の例示的なＥＭＩシールドの遮蔽有効性グラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第２の例示的なＥＭＩシールドの遮蔽有効性グラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第３の例示的なＥＭＩシールドの遮蔽有効性グラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る例示的な金属系導電性添加物のＸＲＤ（Ｘ線回折）グラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る例示的なＥＭＩシールディング被覆物の略図である。 本明細書中の実施形態に係る例示的なＥＭＩシールドの略図である。 本明細書中の実施形態に係る第４の例示的なＥＭＩシールドの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４の例示的なＥＭＩシールドの高倍率ＳＥＭ画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４の例示的なＥＭＩシールドの顕微鏡画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４の例示的なＥＭＩシールドの高倍率顕微鏡画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４の例示的なＥＭＩシールドの二次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４の例示的なＥＭＩシールドの三次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４の例示的なＥＭＩシールドの熱流および重量を温度の関数として表したグラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、噴霧被覆により形成された第５の例示的なＥＭＩシールドのＳＥＭ画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、噴霧被覆により形成された第５の例示的なＥＭＩシールドの高倍率ＳＥＭ画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、噴霧被覆により形成された第５の例示的なＥＭＩシールドの二次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、噴霧被覆により形成された第５の例示的なＥＭＩシールドの三次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、ドクターブレードにより形成された第５の例示的なＥＭＩシールドのＳＥＭ画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、ドクターブレードにより形成された第５の例示的なＥＭＩシールドの高倍率ＳＥＭ画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、ドクターブレードにより形成された第５の例示的なＥＭＩシールドの二次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る、噴霧被覆により形成された第５の例示的なＥＭＩシールドの三次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第５の例示的なＥＭＩシールドの熱流および重量を温度の関数として表したグラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第６の例示的なＥＭＩシールドのＳＥＭ画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第６の例示的なＥＭＩシールドの高倍率ＳＥＭ画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第６の例示的なＥＭＩシールドの顕微鏡画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第６の例示的なＥＭＩシールドの高倍率顕微鏡画像を示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第６の例示的なＥＭＩシールドの二次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第６の例示的なＥＭＩシールドの三次元高さマップを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第６の例示的なＥＭＩシールドの熱流および重量を温度の関数として表したグラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４、第５、および第６の例示的なＥＭＩシールド試料の伝導率のグラフを示す図である。 本明細書中の実施形態に係る第４、第５、および第６の例示的なＥＭＩシールド試料についての遮蔽有効性対周波数のグラフを示す図である。
本明細書では、炭素系電磁干渉（ＥＭＩ）シールディング装置およびシールディング材料、ならびにその作製方法を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドにより、検査および／または作業中に外部の無線周波数信号から電気装置を絶縁可能となる。いくつかの実施形態において、本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドは、電気装置により発生した無線周波数信号の筐体からの漏出を防ぐ。いくつかの実施形態において、本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドは、２つ以上の電気装置間の無線周波数クロストークや干渉を防ぐ。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング装置は、基材に堆積された被覆物により形成されている。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング装置は、圧縮成形技術により形成されている。ＥＭＩシールディング装置は、１枚以上のシートから成形可能である。シートは、薄型、可撓性、軽量かつ／または耐食性とすることができる。ＥＭＩシールディング材料は、所望の効果に応じたＥＭＩ遮蔽またはフィルタリングをもたらすよう適合可能である。一例として、ＥＭＩシールドは、筐体（例えば、高感度電子機器を封入する箱形）として成形することができる。別の例として、ＥＭＩシールディング材料は、部屋の壁の大きさに合わせた薄型で可撓性のシートに切リ分け、次いで、シートの片面の任意の接着剤により、壁に堆積させることにより、ＥＭＩ遮蔽室を生成することができる。よって、本開示のさまざまな利点には、装置、部屋、車両またはその他関連する実施に対して、そのような実施がＥＭＩ遮蔽用に設計されていなかったり、元来ＥＭＩ遮蔽を想定すらしていない場合でさえ、ＥＭＩ遮蔽の効率的適合が可能となることが挙げられる。
本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドは、電気筐体の内部表面に適用可能であり、これにより、筐体中の電気部品との、または、電気部品間の電磁干渉（ＥＭＩ）を効率的に減衰させる。本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドは、電気筐体の内部表面に適用可能であり、これにより、耐食性、防摩耗性、および放熱性を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドは、既存のシールディングまたは導電性被覆物およびシールドを置換および／または補完するために用いることができる。
いくつかの実施形態において、本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドの高い伝導性は、内部に封入されている機器に対して最大限の外部ＥＭＩ／ＲＦＩ保護をもたらす。いくつかの実施形態において、本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドの高い伝導性は、環境への内部ＥＭＩ／ＲＦＩ漏洩を防ぐ。いくつかの実施形態において、本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびシールドの高い熱伝導性により、電気部品用のヒートシンクとしてのこれらの使用が可能となる。
数多くのＥＭＩシールディング材料が、高い伝導性のために銅などの金属を使用する一方、金属系被覆物およびシールドを形成することは、困難であることが多い。さらに、そのような材料は、化学的腐食、および絶縁性酸化層を形成する酸化に弱いため、これらのＥＭＩシールドの効力は、しばしば時間の経過とともに衰える。銀系ＥＭＩシールドは、高い電気伝導性および耐酸化／耐食性を示すが、その使用には、大抵の用途において膨大な費用がかかる。
よって、本明細書では、いくつかの実施形態において、高い伝導性および耐食／耐酸化性を示す銀被覆銅（Ａｇ－Ｃｕ）粉末を含むＥＭＩシールディング被覆物およびＥＭＩシールドを提供する。さらに、高価な銀の量を減らすことにより、さまざまな用途に対して本明細書のＥＭＩシールディング被覆物およびＥＭＩシールドの使用が可能となる。
ＥＭＩシールディング被覆物およびこれにより作られるＥＭＩシールドは、約１０００Ｓ／ｃｍ以上の高い伝導性を示す。さらに、厚さ５０～１００μｍのＥＭＩシールドは、１０ｋＨｚ～４０ＭＨｚの周波数範囲において約５０ｄＢ以上、かつ、１ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数範囲において約６０ｄＢ以上の優れたＥＭＩ減衰を示す。５０～８０デシベル（ｄＢ）の遮蔽有効性は、厚さ５０～１００μｍの膜により容易に達成できる。
ＥＭＩ遮蔽機構
図１は、電磁干渉（ＥＭＩ）シールド１１０における反射および吸収を示す図である。図示されるように、入射ｔ波１０１の第１外反射部分（例えば、ｄ波反射）１０２は、ＥＭＩシールドの外部近位表面１１０Ａにより反射される一方、ｔ波１０１の吸収部分１０３は、ＥＭＩシールド内に吸収される。吸収部分１０３の第１内反射部分１０４は、ＥＭＩシールド１１０の内部遠位表面１１０Ｂで反射し、ここで、第１吸収部分１０３の第１減衰部分１０５は、ＥＭＩシールド１１０を介して遠位に透過される。その後、第１内反射部分１０４の第２内反射部分１０６は、ＥＭＩシールド１１０の内部近位表面１１０Ｃで反射し、ここで、第１内反射部分１０４の第２外反射部分１０７は、入射ｔ波１０１の波源方向へ、かつ、第１外反射部分１０２と平行に近位に透過される。内反射は、第２内反射部分１０６の第３内反射部分１０９がＥＭＩシールド１１０の内部遠位表面１１０Ｂで反射しながら継続し、ここで、第２内反射部分１０６の第２減衰部分１０８は、ＥＭＩシールド１１０内へ遠位に透過される。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１１０の有効性は、入射ｔ波１０１の強度と第１減衰部分１０５および第２減衰部分１０８の強度の合計との比と相関する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１１０の有効性は、第１外反射部分１０２および第２外反射部分１０７の強度の合計と第１減衰部分１０５および第２減衰部分１０８の強度の合計との比と相関する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１１０の有効性は、第１外反射部分１０２および第２外反射部分１０７の強度の合計と入射ｔ波１０１の強度との比と相関する。
ＥＭＩシールド
図１２により、基材１０２０と、基材上に堆積される導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００とを含むＥＭＩシールド１２００を本明細書中で提供する。いくつかの実施形態において、導電性添加物１０４０とバインダー１０２０とを混ぜ合わせて、被覆物１０００を形成する。いくつかの実施形態において、被覆物１０００は、さまざまな用途に対してさまざまな基材に容易に適用される。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、複数のＥＭＩシールド１２００の積層体を含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、耐擦傷性被覆物、耐衝撃性被覆物またはそれらの組合せをさらに含む。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、可撓性である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、剛性である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、平坦である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、湾曲している。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、単一表面となるように形成されている。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、複数の表面となるように形成されている。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、シンナー１０１０をさらに含む。いくつかの実施形態において、シンナー１０１０は、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、またはアルファ－トリフルオロトルエンを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、炭素系添加物１０３０をさらに含む。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、バインダー１０２０の硬度、引張り強度、可撓性、またはそれらのあらゆる組合せを高める。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の伝導性を高める。これら高められた特性は、グラフェンカーボン系添加物の場合に特に顕著である。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、粘度調整剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、粘度調整剤は、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の厚さは、約１０ｕｍ～約１，０００ｕｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の厚さは、約１０ｕｍ、２５ｕｍ、５０ｕｍ、１００ｕｍ、２００ｕｍ、３００ｕｍ、４００ｕｍ、５００ｕｍ、６００ｕｍ、７００ｕｍ、８００ｕｍまたは９００ｕｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の厚さは、約２５ｕｍ、５０ｕｍ、１００ｕｍ、１５０ｕｍ、２００ｕｍ、３００ｕｍ、４００ｕｍ、５００ｕｍ、６００ｕｍ、７００ｕｍ、８００ｕｍ、９００ｕｍまたは１，０００ｕｍ以下であり、その中の増分も含まれる。
いくつかの実施形態において、基材は、プラスチック、金属、ガラス、織物、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、金属は、銅、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼、ベリリウム、ビスマス、クロム、コバルト、ガリウム、金、インジウム、鉄、鉛、マグネシウム、ニッケル、銀、チタン、錫、亜鉛、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、プラスチックは、熱可塑性プラスチックを含む。いくつかの実施形態において、熱可塑性プラスチックは、ポリエチレンテレフタレート、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンサクシネート、ポリ（３－ヒドロキシ酪酸－コ－３－ヒドロキシ吉草酸）、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールド１２００は、基材１０２０を含まない。いくつかの実施形態において、基材は平面状である。いくつかの実施形態において、基材１０２０は湾曲している。いくつかの実施形態において、基材１０２０は、剛性である。いくつかの実施形態において、基材１０２０は、可撓性である。いくつかの実施形態において、基材は、単一表面を含む。いくつかの実施形態において、基材１０２０は、２つ以上の表面を含む。いくつかの実施形態において、基材１０２０は、電気装置用の容器である。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０は、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、金属コアを形成する第１金属と、金属コアの周囲に被覆物１０００を形成する第２金属とを含む。いくつかの実施形態において、第１金属は、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、第２金属は、銀を含む。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む。いくつかの実施形態において、バインダー１０２０は、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０の幅、長さまたはその両方は、約０．３μｍ～約１０μｍである。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０の幅、長さまたはその両方は、約１０μｍ以下である。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、５％ｗ／ｗ～８５％ｗ／ｗの金属系導電性添加物１０４０を有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％または７０％ｗ／ｗ以上の金属系導電性添加物１０４０を有し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％ｗ／ｗ以下の金属系導電性添加物１０４０を有し、その中の増分も含まれる。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、２０％ｗ／ｗ～９５％ｗ／ｗのバインダー１０２０を有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％ｗ／ｗ以上のバインダー１０２０を有し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９５％ｗ／ｗ以下のバインダー１０２０を有し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００中の導電性添加物１０４０の濃度は、これにより製造されるＥＭＩシールド１２００の高い熱伝導性、電気伝導性、放熱性、およびＥＭＩ遮蔽性をもたらす。
いくつかの実施形態において、シンナー１０１０は、基材上への堆積直後におけるＥＭＩシールディング被覆物１０００の５％ｗ／ｗ～約９０％ｗ／ｗを構成する。いくつかの実施形態において、シンナー１０１０は、基材上への堆積直後におけるＥＭＩシールディング被覆物１０００の約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％ｗ／ｗ以上を構成する。いくつかの実施形態において、シンナー１０１０は、基材上への堆積直後におけるＥＭＩシールディング被覆物１０００の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９０％ｗ／ｗ以下を構成する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００中のシンナー１０１０の濃度は、これにより製造されるＥＭＩシールド１２００の所望の遮蔽特性を達成するために、本明細書中のＥＭＩシールディング材料を、さまざまな基材上にさまざまな厚さおよび大きさで容易に調製および適用することを可能とする。
いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の０．０１％ｗ／ｗ～５％ｗ／ｗを構成する。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、被覆物１０００の約０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％または４％ｗ／ｗ以上を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の約０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％または５％ｗ／ｗ以下を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００中の炭素系添加物１０３０の濃度は、これにより製造されるＥＭＩシールド１２００の高い熱伝導性、電気伝導性、放熱性、およびＥＭＩ遮蔽性をもたらす。
いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方は、１，０００ｍ２／ｇ、１，２５０ｍ２／ｇ、１，５００ｍ２／ｇ、１，７５０ｍ２／ｇ、２，０００ｍ２／ｇ、またはこれを上回る比表面積を有する。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ～約４，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ、１，５００Ｓ／ｍ、２，０００Ｓ／ｍ、２，５００Ｓ／ｍ、３，０００Ｓ／ｍ、３，５００Ｓ／ｍ、または約４，０００Ｓ／ｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブの電気伝導率は、約１００Ｓ／ｍ、１１０Ｓ／ｍ、１２０Ｓ／ｍ、１３０Ｓ／ｍ、１４０Ｓ／ｍ、１５０Ｓ／ｍ、１６０Ｓ／ｍ、１７０Ｓ／ｍ、１８０Ｓ／ｍ、または２００Ｓ／ｍを上回り、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、酸化グラフェンは、カーボンシートが相互接続された三次元ネットワークを形成し、その高い表面積が、これにより製造されるＥＭＩシールド１２００の高い熱伝導性、電気伝導性、放熱性、およびＥＭＩ遮蔽性をもたらす。
いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径は、約２ｕｍ～約３０ｕｍである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径は、約２ｕｍ、５ｕｍ、１０ｕｍ、１５ｕｍ、２０ｕｍまたは約２５ｕｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径は、約５ｕｍ、１０ｕｍ、１５ｕｍ、２０ｕｍ、約２５ｕｍまたは約３０ｕｍ以下であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の比表面積は、約２ｍ２／ｇ～約１６ｍ２／ｇである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の比表面積は、約２ｍ２／ｇ、４ｍ２／ｇ、６ｍ２／ｇ、８ｍ２／ｇ、１０ｍ２／ｇ、１２ｍ２／ｇまたは１４ｍ２／ｇ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の粒径および表面積は、これにより製造されるＥＭＩシールド１２００の高い熱伝導性、電気伝導性、放熱性、およびＥＭＩ遮蔽性をもたらす。
図３Ａ～図３Ｃは、それぞれ、第１、第２、および第３の例示的なＥＭＩシールドの画像を示す図である。図１０は、例示的な金属系導電性添加物のＸＲＤ（Ｘ線回折）グラフを示す図である。
ＥＭＩシールディング被覆物
図１１により、別の態様として、金属系導電性添加物１０４０と、バインダー１０２０と、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０と組み合わされることでＥＭＩシールディング被覆物１０００を形成する溶媒とを含むＥＭＩシールディング被覆物１０００を本明細書中で提供する。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、クリアコート被覆物と活性剤被覆物とを含む。いくつかの実施形態において、クリアコート被覆物と活性剤被覆物とを混合することにより、ＥＭＩシールディング被覆物１０００が硬化する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、噴霧による基材への塗布用に構成されている。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、空気噴霧による基材への塗布用に構成されている。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００を基材上に空気噴霧できることにより、さまざまな形状および材料の基材への塗布が可能となる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００を基材上に空気噴霧できることにより、より均一な厚さでの基材への塗布が可能となる。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の粘度により、空気噴霧による基材への塗布が可能となる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の粘度は、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の粘度は、約２５ｃＰ～約５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約１００ｃＰ、約２５ｃＰ～約２５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約５００ｃＰ、約２５ｃＰ～約７５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約１００ｃＰ、約５０ｃＰ～約２５０ｃＰ、約５０ｃＰ～約５００ｃＰ、約５０ｃＰ～約７５０ｃＰ、約５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約２５０ｃＰ、約１００ｃＰ～約５００ｃＰ、約１００ｃＰ～約７５０ｃＰ、約１００ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約５００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約７５０ｃＰ、約２５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約７５０ｃＰ、約５００ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、または約６，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰであり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の粘度は、約２５ｃＰ、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、約６，０００ｃＰ、または約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の粘度は、約２５ｃＰ、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、または約６，０００ｃＰ以上である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の粘度は、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、約６，０００ｃＰ、または約８，０００ｃＰ以下である。
いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度により、空気噴霧による基材への塗布が可能となる。いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度は、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度は、約２５ｃＰ～約５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約１００ｃＰ、約２５ｃＰ～約２５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約５００ｃＰ、約２５ｃＰ～約７５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約１００ｃＰ、約５０ｃＰ～約２５０ｃＰ、約５０ｃＰ～約５００ｃＰ、約５０ｃＰ～約７５０ｃＰ、約５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約２５０ｃＰ、約１００ｃＰ～約５００ｃＰ、約１００ｃＰ～約７５０ｃＰ、約１００ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約５００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約７５０ｃＰ、約２５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約７５０ｃＰ、約５００ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、または約６，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰであり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度は、約２５ｃＰ、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、約６，０００ｃＰ、または約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度は、約２５ｃＰ、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、または約６，０００ｃＰ以上である。いくつかの実施形態において、クリア被覆物および活性剤被覆物の粘度は、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、約６，０００ｃＰ、または約８，０００ｃＰ以下である。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０は、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、金属コアを形成する第１金属と、金属コアの周囲に被覆物を形成する第２金属とを含む。いくつかの実施形態において、第１金属は、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、第２金属は、銀を含む。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む。いくつかの実施形態において、バインダー１０２０は、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、５％ｗ／ｗ～８５％ｗ／ｗの金属系導電性添加物１０４０を有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％または７０％以上の金属系導電性添加物１０４０を有し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％以下の金属系導電性添加物１０４０を有し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００中の金属系導電性添加物１０４０の割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、２０％ｗ／ｗ～９５％ｗ／ｗのバインダー１０２０を有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％ｗ／ｗ以上のバインダー１０２０を有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物１０４０およびバインダー１０２０を含むＥＭＩシールディング被覆物１０００は、約３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９５％ｗ／ｗ以下のバインダー１０２０を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００中のバインダー１０２０の割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、被覆物シンナー１０１０をさらに含む。いくつかの実施形態において、被覆物シンナー１０１０は、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、またはアルファ－トリフルオロトルエンを含む。いくつかの実施形態において、被覆物シンナー１０１０は、基材上への堆積直後におけるＥＭＩシールディング被覆物１０００の５％ｗ／ｗ～約９０％ｗ／ｗを構成する。いくつかの実施形態において、被覆物シンナー１０１０は、基材上への堆積直後におけるＥＭＩシールディング被覆物１０００の約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％ｗ／ｗ以上を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、被覆物シンナー１０１０は、基材上への堆積直後におけるＥＭＩシールディング被覆物１０００の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９０％ｗ／ｗ以下を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００中の被覆物シンナー１０１０の割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００は、粘度調整剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、粘度調整剤は、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、炭素系添加物１０３０をさらに含む。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の０．０１％ｗ／ｗ～５％ｗ／ｗを構成する。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の約０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％または４％以上を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０は、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の約０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％または５％以下を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物１０００中の炭素系添加物１０３０の割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方は、１，０００ｍ２／ｇ、１，２５０ｍ２／ｇ、１，５００ｍ２／ｇ、１，７５０ｍ２／ｇ、２，０００ｍ２／ｇ、またはこれを上回る比表面積を有する。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ～約４，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ、１，５００Ｓ／ｍ、２，０００Ｓ／ｍ、２，５００Ｓ／ｍ、３，０００Ｓ／ｍ、３，５００Ｓ／ｍ、または約４，０００Ｓ／ｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブの電気伝導率は、約１００Ｓ／ｍ、１１０Ｓ／ｍ、１２０Ｓ／ｍ、１３０Ｓ／ｍ、１４０Ｓ／ｍ、１５０Ｓ／ｍ、１６０Ｓ／ｍ、１７０Ｓ／ｍ、１８０Ｓ／ｍ、または２００Ｓ／ｍを上回り、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の比表面積は、約２ｍ２／ｇ～約１６ｍ２／ｇである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の比表面積は、約２ｍ２／ｇ、４ｍ２／ｇ、６ｍ２／ｇ、８ｍ２／ｇ、１０ｍ２／ｇ、１２ｍ２／ｇまたは１４ｍ２／ｇ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、本明細書中の炭素系添加物１０３０の比表面積、伝導率、またはそれら両方は、ＥＭＩシールディング被覆物１０００の高い伝導率、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径は、約２ｕｍ～約３０ｕｍである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径は、約２ｕｍ、５ｕｍ、１０ｕｍ、１５ｕｍ、２０ｕｍまたは約２５ｕｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径は、約５ｕｍ、１０ｕｍ、１５ｕｍ、２０ｕｍ、約２５ｕｍまたは約３０ｕｍ以下であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径、その高い伝導率、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、電子特性の向上をもたらす。いくつかの実施形態において、炭素系添加物１０３０の平均粒径により、空気噴霧中の粒子の詰まりが予防される。
ＥＭＩシールドの形成方法
別の態様として、ＥＭＩシールドの形成方法を本明細書中で提供する。いくつかの実施形態において、上記方法は、金属系導電性添加物、バインダー、および溶媒を含む被覆物を取得することと、基材上に被覆物を塗布することと、ＥＭＩシールディング被覆物を形成するために基材上の被覆物を乾燥させることとを含む。
いくつかの実施形態において、被覆物を取得することは、クリアコート被覆物と活性剤被覆物とを混合することを含み、クリアコート被覆物と活性剤被覆物との両方が、金属系導電性添加物、バインダー、および溶媒を含み、活性剤被覆物が、被覆物を硬化させるための活性剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、クリアコート被覆物と活性剤被覆物とを混合することにより、ＥＭＩシールディング被覆物が硬化する。
いくつかの実施形態において、上記方法は、金属系導電性添加物、バインダー、および溶媒を含む被覆物を形成することと、基材上に被覆物を堆積させることと、ＥＭＩシールディング被覆物を形成するために基材上の被覆物を乾燥させることとを含む。
いくつかの実施形態において、被覆物を形成することは、被覆物を混合すること、被覆物中の凝集体を分解すること、被覆物から気泡を除去すること、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、混合することは、音響ミキサーにより行われる。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解することは、高剪断ミキサーにより行われる。いくつかの実施形態において、被覆物から気泡を除去することは、真空ミキサーにより行われる。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物の粘度により、空気噴霧による基材への塗布が可能となる。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解すること、および被覆物から気泡を除去することのうちの少なくとも一方は、被覆物の粘度が約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰになるまで行われる。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解すること、および被覆物から気泡を除去することのうちの少なくとも一方は、被覆物の粘度が、約２５ｃＰ～約５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約１００ｃＰ、約２５ｃＰ～約２５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約５００ｃＰ、約２５ｃＰ～約７５０ｃＰ、約２５ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約１００ｃＰ、約５０ｃＰ～約２５０ｃＰ、約５０ｃＰ～約５００ｃＰ、約５０ｃＰ～約７５０ｃＰ、約５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約２５０ｃＰ、約１００ｃＰ～約５００ｃＰ、約１００ｃＰ～約７５０ｃＰ、約１００ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約１００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約５００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約７５０ｃＰ、約２５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約７５０ｃＰ、約５００ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約５００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約１，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約７５０ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約２，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約１，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約４，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ～約６，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰ、または約６，０００ｃＰ～約８，０００ｃＰになるまで行われ、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解すること、および被覆物から気泡を除去することのうちの少なくとも一方は、被覆物の粘度が、約２５ｃＰ、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、約６，０００ｃＰ、または約８，０００ｃＰになるまで行われる。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解すること、および被覆物から気泡を除去することのうちの少なくとも一方は、被覆物の粘度が、約２５ｃＰ、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、または約６，０００ｃＰ以上になるまで行われる。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解すること、および被覆物から気泡を除去することのうちの少なくとも一方は、被覆物の粘度が、約５０ｃＰ、約１００ｃＰ、約２５０ｃＰ、約５００ｃＰ、約７５０ｃＰ、約１，０００ｃＰ、約２，０００ｃＰ、約４，０００ｃＰ、約６，０００ｃＰ、または約８，０００ｃＰ以下になるまで行われる。いくつかの実施形態において、被覆物の粘度は、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰである。いくつかの実施形態において、被覆物中の凝集体を分解すること、および被覆物から気泡を除去することのうちの少なくとも一方により、さまざまな方法および／または装置により基材に塗布可能なＥＭＩシールディング被覆物を形成することができる。
いくつかの実施形態において、所定の厚さの被覆物を基材上に堆積させる。いくつかの実施形態において、基材上に所定の厚さの被覆物を塗装する。いくつかの実施形態において、基材上に被覆物を堆積させることは、塗工機により基材上に被覆物を堆積させることを含む。いくつかの実施形態において、塗工機は、スロットダイ塗工機、卓上塗工機、またはその両方である。いくつかの実施形態において、噴霧により基材上に被覆物を塗布する。いくつかの実施形態において、空気噴霧により基材上に被覆物を塗布する。いくつかの実施形態において、基材と被覆物とは、反対の電荷に帯電しており、これにより、基材を均一に被覆でき、かつ、塗料の無駄が減る。
いくつかの実施形態において、上記方法は、ＥＭＩシールドをカレンダ処理することをさらに含む。いくつかの実施形態において、カレンダ処理することは、ロール・ツー・ロールカレンダ機により行われる。いくつかの実施形態において、基材上の被覆物を乾燥させることは、基材上の被覆物を乾燥させること、基材上の被覆物を硬化させること、およびそれら両方を含む。いくつかの実施形態において、基材上の被覆物を乾燥させることは、約２０℃～約１２０℃の温度で行われる。いくつかの実施形態において、基材上の被覆物を乾燥させることは、室温で行われる。いくつかの実施形態において、基材上の被覆物を乾燥させることは、約１５分～約６０分間で行われる。いくつかの実施形態において、乾燥させることは、加熱ランプにより行われる。いくつかの実施形態において、基材上の被覆物を乾燥させることは、約０．５日～約２１日間で行われる。いくつかの実施形態において、基材上のＥＭＩ被覆物を硬化させることは、約１２０°Ｆ～約１６０°Ｆの温度で行われる。いくつかの実施形態において、基材上のＥＭＩ被覆物を硬化させることは、約１５分～約３０分の期間で行われる。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物は、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、金属コアを形成する第１金属と、金属コアの周囲に被覆物を形成する第２金属とを含む。いくつかの実施形態において、第１金属は、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、第２金属は、銀を含む。いくつかの実施形態において、金属ナノ材料は、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む。いくつかの実施形態において、バインダーは、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物およびバインダーを含むＥＭＩシールディング被覆物は、５％ｗ／ｗ～８５％ｗ／ｗの金属系導電性添加物を有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物およびバインダーを含むＥＭＩシールディング被覆物は、約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％または７０％以上の金属系導電性添加物を有し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物およびバインダーを含むＥＭＩシールディング被覆物は、約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％以下の金属系導電性添加物を有し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の金属系導電性添加物の割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物およびバインダーを含むＥＭＩシールディング被覆物は、２０％ｗ／ｗ～９５％ｗ／ｗのバインダーを有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物およびバインダーを含むＥＭＩシールディング被覆物は、約２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％ｗ／ｗ以上のバインダーを有する。いくつかの実施形態において、金属系導電性添加物およびバインダーを含むＥＭＩシールディング被覆物は、約３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９５％ｗ／ｗ以下のバインダーを有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中のバインダーの割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、被覆物シンナーをさらに含む。いくつかの実施形態において、被覆物シンナーは、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、またはアルファ－トリフルオロトルエンを含む。いくつかの実施形態において、被覆物シンナーは、基材上への堆積直後における被覆物の５％ｗ／ｗ～約９０％ｗ／ｗを構成する。いくつかの実施形態において、被覆物シンナーは、基材上への堆積直後における被覆物の約５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％ｗ／ｗ以上を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、被覆物シンナーは、基材上への堆積直後における被覆物の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％または９０％ｗ／ｗ以下を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の被覆物シンナーの割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、粘度調整剤をさらに含む。いくつかの実施形態において、粘度調整剤は、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物は、炭素系添加物をさらに含む。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、被覆物の０．０１％ｗ／ｗ～５％ｗ／ｗを構成する。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、被覆物の約０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％または４％以上を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物は、被覆物の約０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％または５％以下を構成し、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールディング被覆物中の炭素系添加物の割合は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導性、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方は、１，０００ｍ２／ｇ、１，２５０ｍ２／ｇ、１，５００ｍ２／ｇ、１，７５０ｍ２／ｇ、２，０００ｍ２／ｇ、またはこれを上回る比表面積を有する。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ～約４，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、グラフェンおよび酸化グラフェンのうちの少なくとも一方の伝導率は、約１，０００Ｓ／ｍ、１，５００Ｓ／ｍ、２，０００Ｓ／ｍ、２，５００Ｓ／ｍ、３，０００Ｓ／ｍ、３，５００Ｓ／ｍ、または約４，０００Ｓ／ｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、カーボンナノチューブの電気伝導率は、約１００Ｓ／ｍ、１１０Ｓ／ｍ、１２０Ｓ／ｍ、１３０Ｓ／ｍ、１４０Ｓ／ｍ、１５０Ｓ／ｍ、１６０Ｓ／ｍ、１７０Ｓ／ｍ、１８０Ｓ／ｍ、または２００Ｓ／ｍを上回り、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の比表面積は、約２ｍ２／ｇ～約１６ｍ２／ｇである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の比表面積は、約２ｍ２／ｇ、４ｍ２／ｇ、６ｍ２／ｇ、８ｍ２／ｇ、１０ｍ２／ｇ、１２ｍ２／ｇまたは１４ｍ２／ｇ以上であり、その中の増分も含まれる。
いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、約２ｕｍ～約３０ｕｍである。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、約２ｕｍ、５ｕｍ、１０ｕｍ、１５ｕｍ、２０ｕｍまたは約２５ｕｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、約５ｕｍ、１０ｕｍ、１５ｕｍ、２０ｕｍ、約２５ｕｍまたは約３０ｕｍ以下であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、空気噴霧による基材への塗布を可能とする粘度を維持しつつ、高い伝導率、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。いくつかの実施形態において、炭素系添加物の平均粒径は、空気噴霧中の粒子の詰まりを予防しつつ、高い伝導率、低いシート抵抗、および高い遮蔽有効性をもたらす。
ＥＭＩシールド有効性試験
当業者にとって公知のさまざまな装置または方法を使用して、試料２１０の電磁干渉（ＥＭＩ）シールドの有効性を試験することができるが、図２は、ＥＭＩシールド有効性試験装置２００を示す図である。図示されているように、装置２００は、ＥＭＩシールディング試料２１０により離間されている送信アンテナ２２１および受信アンテナ２２２を含む。さらに図示されているように、送信アンテナ２２１は、非減衰信号２３１を発する一方、ＥＭＩシールディング試料２１０は、減衰信号２３２を除くすべての受信アンテナ２２２への到達を遮る。ＥＭＩシールディング試料２１０の遮蔽有効性は、非減衰信号２３１と減衰信号２３２との電力の差として測定可能である。
いくつかの実施形態において、図２によると、送信アンテナ２２１は、第１遮蔽筐体２４１内に収容され、受信アンテナ２２２は、第２遮蔽筐体２４２内に収容されている。あるいは、いくつかの実施形態において、送信アンテナ２２１のみが、第１遮蔽筐体２４１内に収容され、一方で、受信アンテナ２２２は、第２遮蔽筐体２４２内に収容されていない。あるいは、いくつかの実施形態において、受信アンテナ２２２のみが、第２遮蔽筐体２４２内に収容され、送信アンテナ２２１は、第１遮蔽筐体２４１内に収容されていない。
いくつかの実施形態において、送信アンテナ２２１は、信号発生器からの非減衰信号２３１を受信する。いくつかの実施形態において、送信アンテナ２２１は、信号発生器からの非減衰信号２３１を受信する電力増幅器から非減衰信号２３１を受信する。いくつかの実施形態において、受信アンテナ２２２は、スペクトル分析器、信号分析器、またはそれらのあらゆる組合せに減衰信号２３２を送信する。
いくつかの実施形態において、送信アンテナ２２１および受信アンテナ２２２は、非減衰信号２３１および減衰信号２３２の両方がＥＭＩシールディング試料２１０に対して垂直となるように配列されている。いくつかの実施形態において、送信アンテナ２２１および受信アンテナ２２２は、非減衰信号２３１および減衰信号２３２がＥＭＩシールディング試料２１０の中心に向けて発せられるように配列されている。いくつかの実施形態において、送信アンテナ２２１は、ＥＭＩシールディング試料２１０から約５０ｃｍ離間されている。いくつかの実施形態において、受信アンテナ２２２は、ＥＭＩシールディング試料２１０から約５０ｃｍ離間されている。いくつかの実施形態において、送信アンテナ２２１と受信アンテナ２２２とは、互いに約１００ｃｍ離間されている。
ＥＭＩシールド性能
図７～図９は、それぞれ、第１、第２、および第３の例示的なＥＭＩシールドの遮蔽有効性グラフを示す図である。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの伝導率は、約１０Ｓ／ｍ～約２０，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの伝導率は、約１０Ｓ／ｍ、２５Ｓ／ｍ、５０Ｓ／ｍ、１００Ｓ／ｍ、２５０Ｓ／ｍ、５００Ｓ／ｍ、１，０００Ｓ／ｍ、２，５００Ｓ／ｍ、５，０００Ｓ／ｍ、１０，０００Ｓ／ｍ、または１５，０００Ｓ／ｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドのシート抵抗は、約０．１Ω／ｓｑ～約１，０００Ω／ｓｑである。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドのシート抵抗は、約０．２Ω／ｓｑ、０．５Ω／ｓｑ、１Ω／ｓｑ、５Ω／ｓｑ、１０Ω／ｓｑ、５０Ω／ｓｑ、１００Ω／ｓｑ、２００Ω／ｓｑ、３００Ω／ｓｑ、４００Ω／ｓｑ、５００Ω／ｓｑ、６００Ω／ｓｑ、７００Ω／ｓｑ、８００Ω／ｓｑ、または９００Ω／ｓｑ以下であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの動作温度は、約０℃～約４００℃である。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドの動作温度は、約０℃、１０℃、２５℃、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、または４００℃以上である。
いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、約１０ｋＨｚ～約４０ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約１０ｋＨｚ～約４０ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約１０ｋＨｚ～約４００ｋＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、ＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約５００ｋＨｚ～約３０ＭＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、約４０ＭＨｚ～約１ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、２ＧＨｚ～１８ＧＨｚの周波数範囲において約３０ｄＢ～約１２０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドは、膜厚約１５０ｕｍ未満で、１９ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数範囲において約５０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。
ＥＭＩシールディング被覆物性能
図４～図６は、それぞれ、第１、第２、および第３の例示的なＥＭＩシールドの遮蔽有効性グラフを示す図である。
いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物の伝導率は、約１０Ｓ／ｍ～約２０，０００Ｓ／ｍである。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物の伝導率は、約１０Ｓ／ｍ、２５Ｓ／ｍ、５０Ｓ／ｍ、１００Ｓ／ｍ、２５０Ｓ／ｍ、５００Ｓ／ｍ、１，０００Ｓ／ｍ、２，５００Ｓ／ｍ、５，０００Ｓ／ｍ、１０，０００Ｓ／ｍ、または１５，０００Ｓ／ｍ以上であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物のシート抵抗は、約０．１Ω／ｓｑ～約１，０００Ω／ｓｑである。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物のシート抵抗は、約０．２Ω／ｓｑ、０．５Ω／ｓｑ、１Ω／ｓｑ、５Ω／ｓｑ、１０Ω／ｓｑ、５０Ω／ｓｑ、１００Ω／ｓｑ、２００Ω／ｓｑ、３００Ω／ｓｑ、４００Ω／ｓｑ、５００Ω／ｓｑ、６００Ω／ｓｑ、７００Ω／ｓｑ、８００Ω／ｓｑ、または９００Ω／ｓｑ以下であり、その中の増分も含まれる。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物の動作温度は、約０℃～約４００℃である。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物の動作温度は、約０℃、１０℃、２５℃、５０℃、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、または４００℃以上である。
いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物は、約１０ｋＨｚ～約４０ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物は、乾燥時の被覆物乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物の厚さ（ｗｉｔｈ ａｎ ＥＭＩ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｈｅｎ ｄｒｙｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｈｅｎ ｄｒｙ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）約１５０ｕｍ未満で、約１０ｋＨｚ～約４０ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物は、乾燥時の被覆物乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約１０ｋＨｚ～約４００ｋＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物は、乾燥時の被覆物乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物の厚さ約１５０ｕｍ未満で、約５００ｋＨｚ～約３０ＭＨｚの周波数範囲において約２０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物は、膜厚約１５０ｕｍ未満で、約４０ＭＨｚ～約１ＧＨｚの周波数範囲において約１０ｄＢ～約１００ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物は、膜厚約１５０ｕｍ未満で、２ＧＨｚ～１８ＧＨｚの周波数範囲において約３０ｄＢ～約１２０ｄＢの遮蔽有効性を有する。いくつかの実施形態において、乾燥時のＥＭＩシールディング被覆物は、膜厚約１５０ｕｍ未満で、１９ＧＨｚ～４０ＧＨｚの周波数範囲において約５０ｄＢ～約１３０ｄＢの遮蔽有効性を有する。
ＥＭＩ被覆物の特定の実施形態
以下の表１に従って、第１、第２、および第３のＥＭＩ被覆物を作製した。
以下の表２に従って、第４、第５、第６、および第７のＥＭＩ被覆物を作製した。
約６，００００ｒｐｍ～約８，０００ｒｐｍの速度の機械的撹拌機を約１分～約１０分間用いて、バインダーの第１部分と、バインダーの第２部分と、金属系導電性添加物と、炭素系導電性添加物とを組み合わせることにより、第４のＥＭＩシールディング被覆物を製作した。粘度調整剤を添加した後、第４のＥＭＩシールディング被覆物をさらに、約１００ｒｐｍ～約２５０ｒｐｍの速度で約１５分～約６０分間撹拌した。
バインダーと、金属系導電性添加物と、炭素系導電性添加物とを組み合わせ、組み合わせた成分を約１分～約１０分間手撹拌することにより、第５のＥＭＩシールディング被覆物を製作した。その後、粘度調整剤を添加した。水を添加して、最適な噴霧条件のために塗料の粘稠度を調節した。
バインダーと、金属系導電性添加物と、炭素系導電性添加物とを組み合わせ、組み合わせた成分を約１５分～約６０分間かき混ぜることにより、第６のＥＭＩシールディング被覆物を製作した。その後、粘度調整剤を添加した。水を添加して、最適な噴霧条件のために塗料の粘稠度を調節した。
約１００ｒｐｍ～約２５０ｒｐｍの速度の機械的撹拌機を約５分～約２０分間用いて、バインダーの第１部分と、バインダーの第２部分と、第１部（ａ ｆｉｒｓｔ ｐｏｒｔｉｏｎ）金属系導電性添加物と、炭素系導電性添加物とを組み合わせることにより、第７のＥＭＩシールディング被覆物を製作した。粘度調整剤を添加した後、第４のＥＭＩシールディング被覆物をさらに、約６，０００ｒｐｍ～約８，０００ｒｐｍの速度で約１分～約１０分間撹拌した。第２部（ａ ｓｅｃｏｎｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）金属系導電性添加物を添加した後、約１００ｒｐｍ～約２５０ｒｐｍの速度で約１分～約１０分間溶液を混合した。１５０～２００ｒｐｍで５分
ＥＭＩシールドの特定の実施形態
以下の表３に従って、上記表１に記載のＥＭＩ被覆物から第１、第２、および第３のシールディング試料を作製し、本明細書中に記載の装置を用いて遮蔽有効性を試験した。
以下の表４に従って、上記表２のＥＭＩ被覆物試料により第４、第５、第６、および第７のシールディング試料を作製し、本明細書中に記載の装置を用いて遮蔽有効性を試験した。
第４の例示的なＥＭＩ被覆物を基材上に複数層噴霧し、基材上のＥＭＩ被覆物を約１２０°Ｆ～約１６０°Ｆの温度で約１５分～約３０分間硬化させ、基材上のＥＭＩ被覆物を室温で約０．５日～約２１日間乾燥させることにより、第４の例示的なシールディング試料を形成した。図１３Ａ～図１３Ｂは、第４の例示的なＥＭＩシールドの低倍率および高倍率走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。図１４Ａ～図１４Ｂは、第４の例示的なＥＭＩシールドの低倍率および高倍率顕微鏡画像を示す図である。図１５Ａ～図１５Ｂは、第４の例示的なＥＭＩシールドの二次元および三次元高さマップを示す図である。図１６は、第４の例示的なＥＭＩシールドの熱流および重量を温度の関数として表したグラフを示す図である。
基材上に第５の例示的なＥＭＩ被覆物を空気噴霧することにより、第５の例示的なシールディング試料を形成した。図１７Ａ～図１７Ｂは、第５の例示的なＥＭＩシールドの低倍率および高倍率走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。図１８Ａ～図１８Ｂは、第５の例示的なＥＭＩシールドの二次元および三次元高さマップを示す図である。図２１は、第５の例示的なＥＭＩシールドの熱流および重量を温度の関数として表したグラフを示す図である。図１９Ａ～図１９Ｂは、第５の例示的なＥＭＩ被覆物を基材上にドクターブレードで塗布することにより形成された例示的なＥＭＩシールドの低倍率および高倍率走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。図２０Ａ～図２０Ｂは、第５の例示的なＥＭＩ被覆物を基材上にドクターブレードで塗布することにより形成された例示的なＥＭＩシールドの二次元および三次元高さマップを示す図である。図２１は、第５の例示的なＥＭＩシールドの熱流および重量を温度の関数として表したグラフを示す図である。
第６の例示的なＥＭＩ被覆物を基材に卓上コータで塗布することにより、第６の例示的なシールディング試料を形成した。図２２Ａ～図２２Ｂは、第６の例示的なＥＭＩシールドの低倍率および高倍率走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を示す図である。図２３Ａ～図２３Ｂは、第６の例示的なＥＭＩシールドの低倍率および高倍率顕微鏡画像を示す図である。図２４Ａ～図２４Ｂは、第６の例示的なＥＭＩシールドの二次元および三次元高さマップを示す図である。図２５は、第６の例示的なＥＭＩシールドの熱流および重量を温度の関数として表したグラフを示す図である。
第７の例示的なＥＭＩ被覆物を基材にドクターブレードで塗布することにより、第７の例示的なシールディング試料を形成した。第７の例示的なＥＭＩ被覆物を基材上に複数層噴霧することにより第８の例示的なシールディング試料を形成し、このとき、第７の例示的なＥＭＩ被覆物を各層間で加熱ランプにより約１５分～約６０分間乾燥させた。その後、基材上のＥＭＩ被覆物を、約１２０°Ｆ～約１６０°Ｆの温度で約１５分～約６０分間硬化させ、室温で約０．５日～約２１日間乾燥させた。
図２６は、第４、第５、および第６の例示的なＥＭＩシールド試料の伝導率のグラフを示す図である。図２７は、第４、第５、および第６の例示的なＥＭＩシールド試料についての遮蔽有効性対周波数のグラフを示す図である。
用語および定義
別段の定めのない限り、本明細書中で用いられるすべての技術用語は、本開示の属する技術分野における当業者により一般的に理解されているのと同じ意味を有する。
本明細書中で使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに別の意味を示していない限り、複数の言及を含むものとする。本明細書における「または」への言及はいずれも、他に記載されない限り、「および／または」を包含するものと意図される。
本明細書中で使用されるとき、「約」という用語は、記載されている量に対して１０％、５％、または１％だけ近似した量を指し、その中の増分も含まれる。
本明細書中で使用されるとき、割合に関する「約」という用語は、記載されている割合より１０％、５％、または１％大きいまたは小さい量を指し、その中の増分も含まれる。
本明細書中で使用されるとき、「少なくとも１つ」、「１つ以上」、ならびに「および／または」という句は、実際上接続的かつ離接的なオープンエンド表現である。例えば、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの１つ以上」、「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの１つ以上」、ならびに「Ａ、Ｂ、および／またはＣ」という表現のそれぞれは、「Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢとを合わせて、ＡとＣとを合わせて、ＢとＣとを合わせて、またはＡ、Ｂ、およびＣを合わせて」を意味する。
本明細書中で本開示の好ましい実施形態を示し、説明してきたが、そのような実施形態はほんの一例として与えられていることは、当業者であれば自明のことであろう。本開示から逸脱することなく、数多くの変形、変更、および置換えが現在当業者に想定されるであろう。本明細書中で説明された本開示の実施形態のさまざまな代案が、本開示を実施するにあたり使用されてもよいことを理解されたい。

Claims (47)

  1. ａ）基材と、
    ｂ）金属系導電性添加物と、
    ｃ）前記金属系導電性添加物と組み合わされ、かつ、前記基材上にＥＭＩシールディング被覆物として堆積されるバインダーと
    を含むＥＭＩシールド。
  2. 前記金属系導電性添加物が、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である、請求項１に記載のＥＭＩシールド。
  3. 前記金属ナノ材料が、金属コアを形成する第１金属と、前記金属コアの周囲に被覆物を形成する第２金属とを含む、請求項２に記載のＥＭＩシールド。
  4. 前記第１金属が、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、前記第２金属が、銀を含む、請求項３に記載のＥＭＩシールド。
  5. 前記金属ナノ材料が、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む、請求項２に記載のＥＭＩシールド。
  6. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記金属系導電性添加物のｗ／ｗ濃度が、約５％～約９５％である、請求項１に記載のＥＭＩシールド。
  7. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記バインダーのｗ／ｗ濃度が、約２０％～約９５％である、請求項１に記載のＥＭＩシールド。
  8. バインダーが、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む、請求項１に記載のＥＭＩシールド。
  9. 前記ＥＭＩシールディング被覆物が、被覆物シンナーをさらに含む、請求項１に記載のＥＭＩシールド。
  10. 前記被覆物シンナーが、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、アルファ－トリフルオロトルエン、アセトン、またはそれらのあらゆる組合せを含む、請求項９に記載のＥＭＩシールド。
  11. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記被覆物シンナーのｗ／ｗ濃度が、約５％～約９０％である、請求項９に記載のＥＭＩシールド。
  12. 前記ＥＭＩシールディング被覆物が、粘度調整剤をさらに含む、請求項１に記載のＥＭＩシールド。
  13. 前記粘度調整剤が、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む、請求項１２に記載のＥＭＩシールド。
  14. 炭素系添加物をさらに含む、請求項１に記載のＥＭＩシールド。
  15. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記炭素系添加物のｗ／ｗ濃度が、約０．０１％～約５％である、請求項１４に記載のＥＭＩシールド。
  16. 前記炭素系添加物が、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む、請求項１４に記載のＥＭＩシールド。
  17. ＥＭＩシールディング被覆物であって、
    ａ）金属系導電性添加物と、
    ｂ）バインダーと、
    ｃ）前記金属系導電性添加物および前記バインダーと組み合わされることで前記ＥＭＩシールディング被覆物を形成する溶媒と
    を含むＥＭＩシールディング被覆物。
  18. 前記ＥＭＩシールディング被覆物が、クリアコート被覆物および活性剤被覆物を含み、前記クリアコート被覆物と前記活性剤被覆物とを混合することにより、前記ＥＭＩシールディング被覆物が硬化する、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  19. 前記金属系導電性添加物が、ニッケル、銅、銀、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、または金を含む金属ナノ材料である、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  20. 前記金属ナノ材料が、金属コアを形成する第１金属と、前記金属コアの周囲に被覆物を形成する第２金属とを含む、請求項１９に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  21. 前記第１金属が、アルミニウム、ニッケル、銅、または鉄を含み、前記第２金属が、銀を含む、請求項２０に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  22. 前記金属ナノ材料が、ナノ粒子、ナノロッド、ナノワイヤ、ナノフラワー、ナノフレーク、ナノファイバー、ナノプレートレット、ナノリボン、ナノキューブ、バイピラミッド、ナノディスク、ナノプレート、ナノデンドライト、ナノリーフ、ナノ球体、量子球、量子ドット、ナノスプリング、ナノシート、多孔質ナノシート、ナノメッシュ、またはそれらのあらゆる組合せを含む形態を含む、請求項１９に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  23. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記金属系導電性添加物のｗ／ｗ濃度が、約５％～約９５％である、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  24. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記バインダーのｗ／ｗ濃度が、約２０％～約９５％である、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  25. バインダーが、アルキド、アクリル、ビニル－アクリル、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル、スチレン、スチレンアクリル、メラミン、シラン、シロキサン、またはそれらのあらゆる組合せを含む、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  26. 前記ＥＭＩシールディング被覆物が、被覆物シンナーをさらに含む、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  27. 前記被覆物シンナーが、アセトン、４－クロロ－アルファ、アルファ、もしくはアルファ－トリフルオロトルエン、アセトン、またはそれらのあらゆる組合せを含む、請求項２６に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  28. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記被覆物シンナーのｗ／ｗ濃度が、約５％～約９０％である、請求項２６に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  29. 粘度調整剤をさらに含む、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  30. 前記粘度調整剤が、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、キシレン、石油、Ｎ－ブチルアセテート、ヘプタン－２－オン、４－イソシアナトスルホニルトルエン、２－メトキシ－１－メチルエチルアセテート、またはそれらの組合せを含む、請求項２９に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  31. 炭素系添加物をさらに含む、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  32. 前記ＥＭＩシールディング被覆物中の前記炭素系添加物のｗ／ｗ濃度が、約０．０１％～約５％ｗ／ｗである、請求項３１に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  33. 前記炭素系添加物が、黒鉛、グラフェン、還元型グラフェン、カーボンブラック、キャボットカーボン、カーボンナノチューブ、機能性カーボンナノチューブ、またはそれらのあらゆる組合せを含む、請求項３１に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  34. 前記ＥＭＩシールディング被覆物の厚さが、約１５０ｕｍ未満である、請求項１７に記載のＥＭＩシールディング被覆物。
  35. ＥＭＩシールドを形成する方法であって、
    ａ）金属系導電性添加物、バインダー、および溶媒を含む被覆物を形成することと、
    ｂ）基材上に前記被覆物を堆積させることと、
    ｃ）ＥＭＩシールディング被覆物を形成するために前記基材上の前記被覆物を乾燥させることと
    を含む方法。
  36. 所定の厚さの前記被覆物が前記基材上に堆積される、請求項３５に記載の方法。
  37. 前記基材上の前記被覆物を乾燥させることは、約２０℃～約１２０℃の温度で乾燥させることを含む、請求項３５に記載の方法。
  38. 前記被覆物を形成することが、
    ａ）前記被覆物を混合すること、
    ｂ）前記被覆物中の凝集体を分解すること、
    ｃ）前記被覆物から気泡を除去すること、または
    ｄ）それらのあらゆる組合せ
    を含む、請求項３５に記載の方法。
  39. 前記混合することは、音響ミキサーにより行われる、請求項３８に記載の方法。
  40. 前記被覆物中の前記凝集体を分解することは、高剪断ミキサーにより行われる、請求項３８に記載の方法。
  41. 前記被覆物から前記気泡を除去することは、真空ミキサーにより行われる、請求項３８に記載の方法。
  42. 基材上に前記被覆物を堆積させることは、塗工機により前記基材上に前記被覆物を堆積させることを含む、請求項３５に記載の方法。
  43. 前記塗工機が、スロットダイ塗工機である、請求項４２に記載の方法。
  44. 前記被覆物中の前記凝集体を分解すること、および前記被覆物から前記気泡を除去することのうちの少なくとも一方が、前記被覆物の粘度が約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰになるまで行われる、請求項３８に記載の方法。
  45. 前記被覆物の粘度は、約２５ｃＰ～約８，０００ｃＰである、請求項３５に記載の方法。
  46. 前記ＥＭＩシールドをカレンダ処理することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
  47. カレンダ処理することは、ロール・ツー・ロールカレンダ機により行われる、請求項４６に記載の方法。
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