KR20210110976A - Electromagnetic shielding material and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 전자파 차폐 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to an electromagnetic wave shielding material and a manufacturing method thereof.
전자파란 전자기파(electromagnetic wave)의 약어로서, 주기적으로 세기가 변하는 전자기장이 공간을 통해 전파해가는 현상을 의미한다. 상기 전자파는 주파수와 파장이 다양하고, 이에 따른 전자기적 특성, 광학적 특성, 물리적 특성 등이 상이하여 각종 전기 전자 기기, 통신 기기 등에 사용되고 있다.Electromagnetic wave is an abbreviation of electromagnetic wave, and refers to a phenomenon in which an electromagnetic field whose intensity changes periodically is propagated through space. The electromagnetic waves have various frequencies and wavelengths, and thus have different electromagnetic characteristics, optical characteristics, physical characteristics, etc., and thus are used in various electrical and electronic devices, communication devices, and the like.
그러나 일정 강도 이상의 전자파를 지속적으로 받을 경우, 두통, 시각 장애, 암, 뇌종양 등 다양한 문제가 발생할 수 있는 단점이 존재한다. 또한, 전파 방해(Electromagnetic interference, EMI)에 의해 전기 전자 기기가 오작동될 수 있으며, 상기 오작동은 전기 전자 기기의 집적화 및 소형화 추세에 따라 심해질 수 있다.However, there is a disadvantage that various problems such as headache, visual impairment, cancer, brain tumor, etc. may occur when continuously receiving electromagnetic waves of a certain intensity or higher. In addition, an electrical and electronic device may malfunction due to electromagnetic interference (EMI), and the malfunction may become severe according to a trend toward integration and miniaturization of the electrical and electronic device.
상기한 전자파에 의한 건강 문제 및 전기 전자 기기의 오작동 문제를 해결하기 위해서는 상기 전기 전자 기기의 케이스 또는 메인 회로에 전자파 차폐를 위한 부품을 장착할 수 있다. 종래의 전자파 차폐 소재는 평균 입도가 100 μm 인 금속 분말을 소재로 소결함으로써 제조하기 때문에 입도가 커지고, 이에 따라 디자인에 악영향이 존재할 수 있으며, 100 MPa 이상의 고압 및 900℃ 이상의 고온을 요구하여 공정 비용이 많이 소요되는 단점이 존재한다. 또한, 소결된 물질은 가벼운 충격에도 쉽게 파손될 수 있고, 두께의 조절이 어려워 소형 전자 기기에 대한 적용이 어려운 단점이 존재한다. In order to solve the health problem and malfunction of the electrical and electronic device due to electromagnetic waves, a component for shielding electromagnetic waves may be mounted on the case or main circuit of the electrical and electronic device. Conventional electromagnetic shielding materials are manufactured by sintering metal powder having an average particle size of 100 μm as a material, so the particle size is large, which may adversely affect the design. There is a disadvantage that this takes a lot. In addition, the sintered material may be easily damaged even by a light impact, and it is difficult to control the thickness, so it is difficult to apply the sintered material to a small electronic device.
본원의 배경이 되는 기술인 한국등록특허공보 제10-1939899호는 전자파 차폐용 Cu-Fe 합금 및 이를 이용한 전자파 차폐제에 관한 것이다. 상기 등록특허는 Cu-Fe 합금 및 고분자 수지를 포함하는 것으로서, 상기 Cu-Fe 합금은 Fe 및 Cu 를 Fe 의 용융점 이상의 온도에서 가스 아토마이즈 법을 수행하기 때문에, 종래의 전자파 차폐 소재의 제조 방법과 같이 고온에서 수행하고 있을 뿐, 저온에서 전자파 차폐 소재를 제조하는 방법에 대해서는 인식하지 못하고 있다.Korean Patent Publication No. 10-1939899, which is the background technology of the present application, relates to a Cu-Fe alloy for electromagnetic wave shielding and an electromagnetic wave shielding agent using the same. The registered patent includes a Cu-Fe alloy and a polymer resin, and since the Cu-Fe alloy performs gas atomization at a temperature higher than the melting point of Fe and Cu, the conventional method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material and It is performed at a high temperature as well, and the method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material at a low temperature is not recognized.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자파 차폐 소재 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present application is to solve the problems of the prior art described above, and to provide an electromagnetic wave shielding material and a manufacturing method thereof.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problems to be achieved by the embodiments of the present application are not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 지지체, 및 상기 지지체 상에 형성되고, 금속 나노 입자를 포함하는 나노 다공성 금속층을 포함하는, 전자파 차폐 소재를 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the first aspect of the present application provides a support, and an electromagnetic wave shielding material, which is formed on the support and includes a nano-porous metal layer including metal nanoparticles.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노 다공성 금속층의 기공 및 상기 금속 나노 입자에 의한 내부 반사에 의해 전자파를 차폐할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, an electromagnetic wave may be shielded by internal reflection by the pores of the nano-porous metal layer and the metal nanoparticles, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재 100 중량부를 기준으로, 상기 금속 나노 입자는 1 중량부 내지 50 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, based on 100 parts by weight of the electromagnetic wave shielding material, the metal nanoparticles may be 1 part by weight to 50 parts by weight, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노 다공성 금속층은 내부 공극 밀도가 8 g/cm3 내지 20 g/cm3 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the nano-porous metal layer may have an internal pore density of 8 g/cm 3 to 20 g/cm 3 , but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노 다공성 금속층의 기공 크기는 30 nm 내지 200 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the pore size of the nano-porous metal layer may be 30 nm to 200 nm, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐율은 50 dB 내지 80 dB 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the electromagnetic wave shielding rate of the electromagnetic wave shielding material may be 50 dB to 80 dB, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재의 두께는 1 μm 내지 10 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the thickness of the electromagnetic wave shielding material may be 1 μm to 10 μm, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 나노 입자는 Ag, Au, Al, Cu, Li, Pt, Fe, Ni, Co, Zr, Rh, Zn, Ti, Cr, W, Si, Mg, Nb, Ta, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the metal nanoparticles are Ag, Au, Al, Cu, Li, Pt, Fe, Ni, Co, Zr, Rh, Zn, Ti, Cr, W, Si, Mg, Nb, Ta , and may include one selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체는 셀룰로오스, CNT(Carbon nanotube), 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, MOF(Metal Organic Frameworks), ITO, FTO, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support is cellulose, CNT (Carbon nanotube), graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, MOF (Metal Organic Frameworks), ITO, FTO, epoxy resin, melamine resin, and It may include one selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체는 셀룰로오스, CNT, 또는 그래핀을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support may include cellulose, CNT, or graphene, but is not limited thereto.
또한, 본원의 제 2 측면은 지지체 상에 금속 나노 입자층을 형성하는 단계, 및 상기 지지체 및 상기 금속 나노 입자층을 열압착하는 단계를 포함하는, 전자파 차폐 소재의 제조 방법을 제공한다.In addition, a second aspect of the present application provides a method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material comprising the steps of forming a metal nanoparticle layer on a support, and thermocompression bonding the support and the metal nanoparticle layer.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압착에 의해 상기 금속 나노 입자층 상의 금속 나노 입자들이 소결되어 나노 다공성 구조를 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the metal nanoparticles on the metal nanoparticle layer may be sintered by the thermocompression bonding to form a nanoporous structure, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압착 단계는 100℃ 내지 150℃ 의 온도 및 7 MPa 내지 15 MPa 압력 조건에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the thermocompression bonding step may be performed at a temperature of 100° C. to 150° C. and a pressure of 7 MPa to 15 MPa, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 나노 입자층을 형성하는 단계는 감압여과(vacuum filtration), 스프레이 코팅, 디핑(dipping), 스핀 코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing), 전기분무(electrospray), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of forming the metal nanoparticle layer includes vacuum filtration, spray coating, dipping, spin coating, bar coating, nozzle printing, slot die coating, gravure printing, and inkjet printing. , screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and a method selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary, and should not be construed as limiting the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본원에 따른 전자파 차폐 소재는 종래의 전자파 차폐 소재인 벌크 은(Ag) 포일에 비해 우수한 전자파 차폐능을 가질 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, the electromagnetic wave shielding material according to the present application may have superior electromagnetic wave shielding ability compared to bulk silver (Ag) foil, which is a conventional electromagnetic wave shielding material.
구체적으로, 종래의 벌크 은(Ag) 포일은 표면에서 전자파를 표면에서 반사만 할 뿐, 내부로 흡수하는 특성이 적거나 없었기 때문에, 반사된 전자파가 다시 반사되어 인체에 조사되는 등의 현상이 발생하였다.Specifically, the conventional bulk silver (Ag) foil only reflects electromagnetic waves from the surface on the surface and has little or no property of absorbing the inside, so the reflected electromagnetic waves are reflected back and irradiated to the human body. did.
그러나, 본원에 따른 전자파 차폐 소재는, 상기 소재의 표면에서 전자파를 반사시킬 뿐만 아니라, 상기 소재의 내부로 투과된 전자파를 상기 소재의 다공성 구조 내부에서 지속적으로 반사시킴으로써 전자파를 흡수할 수 있다. 이러한 특성을 통해, 상기 전자파 차폐 소재는 박막 표면에서의 반사 뿐만 아니라 구조 내부에서 발생하는 내부 반사로 인한 흡수 특성이 높아 전체적인 차폐능이 향상될 수 있어 종래의 전자파 차폐 소재에 비해 얇고 적은 재료로 뛰어난 차폐능을 보인다. However, the electromagnetic wave shielding material according to the present application can absorb electromagnetic waves by not only reflecting electromagnetic waves from the surface of the material, but also continuously reflecting the electromagnetic waves transmitted into the material inside the porous structure of the material. Through these characteristics, the electromagnetic wave shielding material has high absorption properties due to internal reflection occurring inside the structure as well as reflection from the surface of the thin film, so that the overall shielding ability can be improved. looks good
종래의 전자파 차폐 소재는 분말 소결, 고온 합성, 전해 또는 무전해 도금, 비즈나 합금을 녹여 제조[dealloying]하였기 때문에, 제조 공정이 복잡하고 두께가 높게 형성되는 단점이 존재하였다.Conventional electromagnetic shielding materials have disadvantages in that the manufacturing process is complicated and the thickness is high because powder sintering, high-temperature synthesis, electrolytic or electroless plating, and melting beads or alloys are manufactured [dealloying].
그러나, 본원에 따른 전자파 차폐 소재의 제조 방법은 지지체 상에 금속 나노 입자를 배치하고, 이를 종래의 공정에 비해 상대적으로 저온 및 저압의 조건에서 소결하는 것이다. 따라서, 상기 금속 나노 입자의 양을 조절함으로써 상기 전자파 차폐 소재의 두께를 조절할 수 있다.However, in the method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material according to the present application, metal nanoparticles are disposed on a support and sintered under conditions of relatively low temperature and low pressure compared to the conventional process. Accordingly, the thickness of the electromagnetic wave shielding material may be adjusted by controlling the amount of the metal nanoparticles.
또한, 본원에 따른 전자파 차폐 소재의 제조 방법은 단순한 공정으로 제조될 수 있어 종래의 전자파 차폐 소재의 제조 방법에 비해 저렴한 비용으로 전자파 차폐 소재를 제조할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the electromagnetic wave shielding material according to the present application can be manufactured by a simple process, so that the electromagnetic wave shielding material can be manufactured at a lower cost compared to the conventional method of manufacturing the electromagnetic wave shielding material.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the above-described effects, and other effects may exist.
도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 전자파 차폐 소재의 제조 방법의 순서도이다.
도 2 는 본원의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 소재의 표면의 SEM 이미지이다.
도 3 은 본원의 일 구현예에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.
도 4 는 본원의 일 구현예에 따른 전자파 차폐 소재의 표면의 SEM 이미지이다.
도 5 는 본원의 일 구현예에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 소재의 표면의 SEM 이미지이다.
도 7 은 본원의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.
도 8 은 본원의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.
도 9 는 본원의 일 실시예에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.
도 10 은 본원의 일 실시예 및 비교예에 따른 전자파 차폐 소재의 차폐능을 나타낸 그래프이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
2 is a SEM image of the surface of the electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
3 is a SEM image of a cross-section of an electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
4 is a SEM image of the surface of the electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
5 is an SEM image of a cross-section of an electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
6 is a SEM image of the surface of the electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
7 is a SEM image of a cross-section of an electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
8 is a SEM image of a cross-section of an electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
9 is a SEM image of a cross-section of an electromagnetic wave shielding material according to an embodiment of the present application.
10 is a graph showing the shielding ability of the electromagnetic wave shielding material according to an embodiment and a comparative example of the present application.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present application pertains can easily implement them.
그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.However, the present application may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a part is said to be "connected" to another part, it includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when it is said that a member is positioned "on", "on", "on", "under", "under", or "under" another member, this means that a member is positioned on the other member. It includes not only the case where they are in contact, but also the case where another member exists between two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used in a sense at or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid in the understanding of the present application. It is used to prevent an unconscionable infringer from using the mentioned disclosure in an unreasonable manner. Also, throughout this specification, "step to" or "step to" does not mean "step for".
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It is meant to include one or more selected from the group consisting of.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.Throughout this specification, reference to “A and/or B” means “A or B, or A and B”.
이하에서는 본원의 전자파 차폐 소재 및 이의 제조 방법에 대하여, 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the electromagnetic wave shielding material of the present application and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to embodiments, examples, and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 지지체, 및 상기 지지체 상에 형성되고, 금속 나노 입자를 포함하는 나노 다공성 금속층을 포함하는, 전자파 차폐 소재를 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the first aspect of the present application provides a support, and an electromagnetic wave shielding material, which is formed on the support and includes a nano-porous metal layer including metal nanoparticles.
본원에 따른 전자파는 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노 다공성 금속층의 기공 및 상기 금속 나노 입자에 의한 내부 반사에 의해 전자파를 차폐할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the electromagnetic wave according to the present application may shield the electromagnetic wave by internal reflection by the pores of the nano-porous metal layer and the metal nanoparticles, but is not limited thereto.
본원에 따른 전자파는 전자기파의 일종으로서, 파장이 0.3 GHz 내지 18 GHz 인 전자기파, 즉 통신 등에 사용되는 마이크로파인 Ku 밴드, X 밴드, C 밴드, S 밴드, L 밴드 및 극초단파를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The electromagnetic wave according to the present disclosure is a type of electromagnetic wave, and may include an electromagnetic wave having a wavelength of 0.3 GHz to 18 GHz, that is, a microwave used for communication, such as Ku band, X band, C band, S band, L band, and microwave. It is not limited.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재의 내부에 들어온 전자파는 상기 전자파의 파원으로 반사될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an exemplary embodiment of the present application, the electromagnetic wave entering the inside of the electromagnetic wave shielding material may be reflected as a wave source of the electromagnetic wave, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재의 내부에 들어온 전자파는 상기 전자파 차폐 소재를 가열할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electromagnetic wave entering the inside of the electromagnetic wave shielding material may heat the electromagnetic wave shielding material, but is not limited thereto.
바람직하게는, 상기 전자파 차폐 소재에 조사된 전자파는 표면에서의 반사, 상기 소재 자체의 흡수, 및 상기 나노 다공성 금속층에 의해 발생하는 상기 소재 내부의 반사를 통한 흡수에 의해 차폐될 수 있다.Preferably, the electromagnetic wave irradiated to the electromagnetic wave shielding material may be shielded by absorption through reflection from the surface, absorption of the material itself, and reflection inside the material generated by the nano-porous metal layer.
예를 들어, 상기 전자파 차폐 소재에 전자파를 조사하면, 상기 전자파의 일부는 상기 소재의 표면에서 반사되고, 상기 소재 자체에 의해 흡수될 수 있다. 상기 소재에 흡수된 전자파는 상기 소재 내부의 상기 나노 다공성 금속층에 의해 내부에서 지속적으로 반사가 발생하며, 상기 내부 반사의 과정 중 상기 전자파의 일부가 상기 나노 다공성 금속층 또는 상기 전자파 차폐 소재로 흡수됨으로써, 상기 전자파 차폐 소재는 전자파를 높은 비율로 차단할 수 있다.For example, when electromagnetic waves are irradiated to the electromagnetic wave shielding material, a portion of the electromagnetic waves may be reflected from the surface of the material and absorbed by the material itself. The electromagnetic wave absorbed by the material is continuously reflected from the inside by the nano-porous metal layer inside the material, and during the process of the internal reflection, a part of the electromagnetic wave is absorbed by the nano-porous metal layer or the electromagnetic wave shielding material, The electromagnetic wave shielding material may block electromagnetic waves at a high rate.
전자파를 차폐하기 위해서는 회로에서 발생하는 전자파를 진행 방향과 다른 방향으로 굴절 또는 반사시키거나, 흡수 후 다른 방향으로 굴절 또는 반사시키거나, 흡수하여 물질 내부의 온도를 높임으로써 상기 전자파의 에너지를 낮추는 등의 방법을 사용할 수 있다. In order to shield the electromagnetic wave, the electromagnetic wave generated in the circuit is refracted or reflected in a direction different from the traveling direction, refracted or reflected in a different direction after absorption, or the energy of the electromagnetic wave is lowered by absorbing and increasing the temperature inside the material. method can be used.
그러나, 상기 전자파 차폐 소재 내부에 흡수된 전자파는 상기 금속 나노 입자 및 상기 기공에 의해 연속적으로 반사될 수 있다. 따라서, 상기 전자파의 에너지가 상기 금속 나노 입자로 흡수되지 않아 상기 전자파 차폐 소재의 온도 상승 없이 전자파가 차폐될 수 있다.However, the electromagnetic wave absorbed inside the electromagnetic wave shielding material may be continuously reflected by the metal nanoparticles and the pores. Therefore, since the energy of the electromagnetic wave is not absorbed by the metal nanoparticles, the electromagnetic wave may be shielded without increasing the temperature of the electromagnetic wave shielding material.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재 100 중량부를 기준으로, 상기 금속 나노 입자는 1 중량부 내지 50 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전자파 차폐 소재 100 중량부를 기준으로 상기 금속 나노 입자는 약 1 중량부 내지 약 50 중량부, 약 5 중량부 내지 약 50 중량부, 약 10 중량부 내지 약 50 중량부, 약 15 중량부 내지 약 50 중량부, 약 20 중량부 내지 약 50 중량부, 약 25 중량부 내지 약 50 중량부, 약 30 중량부 내지 약 50 중량부, 약 35 중량부 내지 약 50 중량부, 약 40 중량부 내지 약 50 중량부, 약 45 중량부 내지 약 50 중량부, 약 1 중량부 내지 약 5 중량부, 약 1 중량부 내지 약 10 중량부, 약 1 중량부 내지 약 15 중량부, 약 1 중량부 내지 약 20 중량부, 약 1 중량부 내지 약 25 중량부, 약 1 중량부 내지 약 30 중량부, 약 1 중량부 내지 약 35 중량부, 약 1 중량부 내지 약 40 중량부, 약 1 중량부 내지 약 45 중량부, 약 5 중량부 내지 약 45 중량부, 약 10 중량부 내지 약 40 중량부, 약 15 중량부 내지 약 35 중량부, 약 20 중량부 내지 약 30 중량부, 또는 약 25 중량부로서 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, based on 100 parts by weight of the electromagnetic wave shielding material, the metal nanoparticles may be 1 part by weight to 50 parts by weight, but is not limited thereto. For example, based on 100 parts by weight of the electromagnetic wave shielding material, the metal nanoparticles are about 1 part by weight to about 50 parts by weight, about 5 parts by weight to about 50 parts by weight, about 10 parts by weight to about 50 parts by weight, about 15 parts by weight to about 50 parts by weight, from about 20 parts to about 50 parts by weight, from about 25 parts to about 50 parts by weight, from about 30 parts to about 50 parts by weight, from about 35 parts to about 50 parts by weight, about 40 parts by weight to about 50 parts by weight, from about 45 parts to about 50 parts by weight, from about 1 part to about 5 parts by weight, from about 1 part to about 10 parts by weight, from about 1 part to about 15 parts by weight, about 1 from about 20 parts by weight, from about 1 part to about 25 parts by weight, from about 1 part to about 30 parts by weight, from about 1 part to about 35 parts by weight, from about 1 part to about 40 parts by weight, about 1 parts by weight to about 45 parts by weight, from about 5 parts to about 45 parts by weight, from about 10 parts to about 40 parts by weight, from about 15 parts to about 35 parts by weight, from about 20 parts to about 30 parts by weight, or about It may be included as 25 parts by weight, but is not limited thereto.
상기 전자파 차폐 소재 100 중량부를 기준으로 상기 금속 나노 입자가 1 중량부 미만일 경우, 상기 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐능은 저하될 수 있다. When the amount of the metal nanoparticles is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of the electromagnetic wave shielding material, the electromagnetic wave shielding ability of the electromagnetic wave shielding material may be reduced.
후술하겠지만, 상기 금속 나노 입자의 중량부를 조절함으로써, 상기 전자파 차폐 소재의 두께 및 상기 나노 다공성 금속층의 공극 밀도 및 기공의 크기를 조절할 수 있다. 상기 전자파 차폐 소재의 두께가 높아질수록 상기 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐능이 향상될 수 있다.As will be described later, by controlling the weight part of the metal nanoparticles, the thickness of the electromagnetic wave shielding material and the pore density and the pore size of the nano-porous metal layer can be adjusted. As the thickness of the electromagnetic shielding material increases, the electromagnetic shielding ability of the electromagnetic shielding material may be improved.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재의 두께는 1 μm 내지 10 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the thickness of the electromagnetic wave shielding material may be 1 μm to 10 μm, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 전자파 차폐 소재의 두께는 약 1 μm 내지 약 10 μm, 약 1 μm 내지 약 9 μm, 약 1 μm 내지 약 8 μm, 약 1 μm 내지 약 7 μm, 약 1 μm 내지 약 6 μm, 약 1 μm 내지 약 5 μm, 약 1 μm 내지 약 4 μm, 약 1 μm 내지 약 3 μm, 약 1 μm 내지 약 2 μm, 약 2 μm 내지 약 10 μm, 약 3 μm 내지 약 10 μm, 약 4 μm 내지 약 10 μm, 약 5 μm 내지 약 10 μm, 약 6 μm 내지 약 10 μm, 약 7 μm 내지 약 10 μm, 약 8 μm 내지 약 10 μm, 약 9 μm 내지 약 10 μm, 약 2 μm 내지 약 9 μm, 약 3 μm 내지 약 8 μm, 약 4 μm 내지 약 7 μm, 또는 약 5 μm 내지 약 6 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the thickness of the electromagnetic wave shielding material is about 1 μm to about 10 μm, about 1 μm to about 9 μm, about 1 μm to about 8 μm, about 1 μm to about 7 μm, about 1 μm to about 6 μm , about 1 μm to about 5 μm, about 1 μm to about 4 μm, about 1 μm to about 3 μm, about 1 μm to about 2 μm, about 2 μm to about 10 μm, about 3 μm to about 10 μm, about 4 μm to about 10 μm, about 5 μm to about 10 μm, about 6 μm to about 10 μm, about 7 μm to about 10 μm, about 8 μm to about 10 μm, about 9 μm to about 10 μm, about 2 μm to about 9 μm, about 3 μm to about 8 μm, about 4 μm to about 7 μm, or about 5 μm to about 6 μm, but is not limited thereto.
이와 관련하여, 상기 전자파 차폐 소재의 두께가 클수록, 전자파 차폐율이 높아질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this regard, as the thickness of the electromagnetic wave shielding material increases, the electromagnetic wave shielding rate may increase, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노 다공성 금속층의 기공 크기는 30 nm 내지 200 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 나노 다공성 금속층의 기공 크기는 약 30 nm 내지 약 200 nm, 약 40 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 약 75 nm 내지 약 200 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 125 nm 내지 약 200 nm, 약 150 nm 내지 약 200 nm, 약 175 nm 내지 약 200 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 75 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 125 nm, 약 30 nm 내지 약 150 nm, 약 30 nm 내지 약 175 nm, 약 40 nm 내지 약 175 nm, 약 50 nm 내지 약 150 nm, 약 75 nm 내지 약 125 nm, 또는 약 100 nm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present application, the pore size of the nano-porous metal layer may be 30 nm to 200 nm, but is not limited thereto. For example, the pore size of the nano-porous metal layer is about 30 nm to about 200 nm, about 40 nm to about 200 nm, about 50 nm to about 200 nm, about 75 nm to about 200 nm, about 100 nm to about 200 nm nm, about 125 nm to about 200 nm, about 150 nm to about 200 nm, about 175 nm to about 200 nm, about 30 nm to about 40 nm, about 30 nm to about 50 nm, about 30 nm to about 75 nm, about 30 nm to about 100 nm, about 30 nm to about 125 nm, about 30 nm to about 150 nm, about 30 nm to about 175 nm, about 40 nm to about 175 nm, about 50 nm to about 150 nm, about 75 nm to about 125 nm, or about 100 nm, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 나노 다공성 금속층은 내부 공극 밀도가 4 g/cm3 내지 20 g/cm3 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 나노 다공성 금속층의 내부 공극 밀도는 약 4 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 5 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 6 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 8 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 10 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 12 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 14 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 16 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 18 g/cm3 내지 약 20 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 5 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 6 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 8 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 10 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 12 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 14 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 16 g/cm3, 약 4 g/cm3 내지 약 18 g/cm3, 약 5 g/cm3 내지 약 18 g/cm3, 약 6 g/cm3 내지 약 16 g/cm3, 약 8 g/cm3 내지 약 14 g/cm3, 또는 약 10 g/cm3 내지 약 12 g/cm3 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the nano-porous metal layer may have an internal pore density of 4 g/cm 3 to 20 g/cm 3 , but is not limited thereto. For example, the inner pore density of the nano-porous metal layer is about 4 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 5 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 6 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 8 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 10 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 12 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 14 g /cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 16 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 18 g/cm 3 to about 20 g/cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 5 g/ cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 6 g/cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 8 g/cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 10 g/cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 12 g/cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 14 g/cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 16 g/cm 3 , about 4 g/cm 3 to about 18 g/cm 3 , about 5 g/cm 3 to about 18 g/cm 3 , about 6 g/cm 3 to about 16 g/cm 3 , about 8 g/cm 3 to about 14 g/cm 3 , or about 10 g/cm 3 to about 12 g/cm 3 may be, but is not limited thereto.
이와 관련하여, 상기 내부 공극 밀도가 20 g/cm3 이상일 경우, 상기 전자파 차폐 소재의 강도가 급격히 저하될 수 있고, 상기 내부 공극 밀도가 4 g/cm3 이하일 경우 상기 전자파 차폐 소재의 전자파 흡수능이 떨어질 수 있다.In this regard, when the internal pore density is 20 g/cm 3 or more, the strength of the electromagnetic wave shielding material may be rapidly reduced, and when the internal pore density is 4 g/cm 3 or less, the electromagnetic wave absorption capacity of the electromagnetic wave shielding material is can fall
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐율은 50 dB 내지 80 dB 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전자파 차폐 소재를 사용하여 전자파를 차폐할 경우, 상기 전자파 차폐 소재를 통과한 전자파의 강도는 통과하기 전의 전자파의 강도의 약 1/1,000,000 내지 약 1/1,000 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the electromagnetic wave shielding rate of the electromagnetic wave shielding material may be 50 dB to 80 dB, but is not limited thereto. For example, when the electromagnetic wave is shielded using the electromagnetic wave shielding material, the intensity of the electromagnetic wave passing through the electromagnetic wave shielding material may be about 1/1,000,000 to about 1/1,000 of the intensity of the electromagnetic wave before passing, but limited thereto it's not going to be
본원에 따른 전자파 차폐율은 차폐 물질이 있을 때의 입력된 전자파의 세기 및 차폐 물질이 없을 때의 입력된 전자파의 세기의 비율로 계산될 수 있으며, 단위는 데시벨(dB)이다. 이 때, 상기 전자파의 파장에 따라 상기 전자파 차폐율은 변화될 수 있다.The electromagnetic wave shielding rate according to the present application may be calculated as a ratio of the intensity of the input electromagnetic wave when the shielding material is present and the intensity of the input electromagnetic wave when the shielding material is not present, and the unit is decibel (dB). In this case, the electromagnetic wave shielding rate may be changed according to the wavelength of the electromagnetic wave.
예를 들어, 상기 전자파가 극초단파(UHF)일 때 40 dB 의 전자파 차폐율이 갖는 물질이, Ku 밴드에 대해서는 60 dB 의 전자파 차폐율을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, a material having an electromagnetic wave shielding rate of 40 dB when the electromagnetic wave is UHF may have an electromagnetic wave shielding rate of 60 dB for the Ku band, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 나노 입자는 Ag, Au, Al, Cu, Li, Pt, Fe, Ni, Co, Zr, Rh, Zn, Ti, Cr, W, Si, Mg, Nb, Ta, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the metal nanoparticles are Ag, Au, Al, Cu, Li, Pt, Fe, Ni, Co, Zr, Rh, Zn, Ti, Cr, W, Si, Mg, Nb, Ta , and may include one selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 금속 나노 입자는 Ag 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the metal nanoparticles may be Ag, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체는 셀룰로오스, CNT(Carbon nanotube), 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, MOF(Metal Organic Frameworks), ITO, FTO, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present application, the support is cellulose, CNT (Carbon nanotube), graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, MOF (Metal Organic Frameworks), ITO, FTO, epoxy resin, melamine resin, and It may include one selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.
후술하겠지만, 본원에 따른 전자파 차폐 소재는 상기 지지체 및 감압 여과 방식에 의해 제조되는 것으로서, 상기 지지체는 상기 감압 여과 방식의 용매를 투과할 수 있어야 한다.As will be described later, the electromagnetic wave shielding material according to the present application is manufactured by the support and the reduced pressure filtration method, and the support must be able to permeate the solvent of the reduced pressure filtration method.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체는 셀룰로오스, CNT 또는 그래핀을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support may include cellulose, CNT or graphene, but is not limited thereto.
상기 지지체가 셀룰로오스인 경우, 상기 전자파 차폐 소재의 상면과 하면의 전기적 특성을 다르게 설정할 수 있어 야누스 특성을 가질 수 있고, 가공이 쉬운 장점이 존재한다. 또한, 상기 지지체가 CNT 또는 그래핀인 경우, 상기 지지체 자체로도 전자파 차폐 특성이 나타나 본원에 따른 전자파 차폐 소재가 CNT 또는 그래핀을 포함할 경우 뛰어난 전자파 차폐 효과를 달성할 수 있다.When the support is cellulose, the electrical characteristics of the upper and lower surfaces of the electromagnetic wave shielding material can be set differently, so that the support can have Janus characteristics, and there is an advantage of easy processing. In addition, when the support is CNT or graphene, the support itself exhibits electromagnetic wave shielding properties, so that when the electromagnetic wave shielding material according to the present application includes CNT or graphene, an excellent electromagnetic wave shielding effect can be achieved.
또한, 본원의 제 2 측면은 지지체 상에 금속 나노 입자층을 형성하는 단계, 및 상기 지지체 및 상기 금속 나노 입자층을 열압착하는 단계를 포함하는, 전자파 차폐 소재의 제조 방법을 제공한다.In addition, a second aspect of the present application provides a method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material comprising the steps of forming a metal nanoparticle layer on a support, and thermocompression bonding the support and the metal nanoparticle layer.
본원의 제 2 측면에 따른 전자파 차폐 소재의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다With respect to the method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material according to the second aspect of the present application, detailed descriptions of parts overlapping with the first aspect of the present application are omitted, but even if the description is omitted, the contents described in the first aspect of the present application The same can be applied to the second aspect
먼저, 지지체 상에 금속 나노 입자층을 형성한다 (S100).First, a metal nanoparticle layer is formed on a support (S100).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체는 단섬유, 장섬유, 기판, 분말 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support may have a form selected from the group consisting of short fibers, long fibers, substrates, powders, and combinations thereof, but is not limited thereto.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 나노 입자층을 형성하는 단계는 감압여과(vacuum filtration), 스프레이 코팅, 디핑(dipping), 스핀 코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing), 전기분무(electrospray), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of forming the metal nanoparticle layer includes vacuum filtration, spray coating, dipping, spin coating, bar coating, nozzle printing, slot die coating, gravure printing, and inkjet printing. , screen printing, electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and a method selected from the group consisting of combinations thereof, but is not limited thereto.
예를 들어, 용액 상에 분산되어 존재하는 상기 지지체를 감압여과함으로써 상기 지지체가 수득될 수 있고, 상기 지지체 상에 상기 금속 나노 입자를 감압여과 또는 코팅함으로써, 상기 지지체 상에 상기 금속 나노 입자가 형성될 수 있다.For example, the support may be obtained by vacuum filtration of the support dispersed in a solution and present, and the metal nanoparticles are formed on the support by vacuum filtration or coating the metal nanoparticles on the support. can be
본원에 따른 감압여과는 여과의 한 종류이다. 여과란 유체를 여과 매체(filtering medium)에 통과시켜서 세공보다 큰 입자를 상기 매체의 윗부분에 퇴적시키는 것으로서, 상기 유체로부터 고체 입자를 분리하기 위한 것이다. 상기 유체는 상기 매체의 전후로 발생하는 압력차에 의해 상기 매체를 통과할 수 있으며, 상기 매체의 상류측을 대기압보다 높게 유지하는 방식과 상기 매체의 하류측을 대기압보다 낮게 유지하는 방식으로 분류될 수 있다.The vacuum filtration according to the present application is one type of filtration. Filtration is to pass a fluid through a filtering medium to deposit particles larger than the pores on the upper part of the medium, and to separate solid particles from the fluid. The fluid can pass through the medium by the pressure difference generated before and after the medium, and can be classified into a method of maintaining an upstream side of the medium higher than atmospheric pressure and a method of maintaining a downstream side of the medium lower than atmospheric pressure. have.
본원에 따른 감압여과는 상기 매체의 하류측을 진공에 가깝게 설정함으로써 여과하는 것으로서, 진공 여과라고도 한다. 상기 감압 여과는 상기 유체의 흐름에 대한 저항이 클 경우에 수행할 수 있으며, 상기 유체, 상기 지지체, 및 상기 금속 나노 입자의 종류에 따라 감압여과 대신 중력 여과, 가압여과, 액체를 고압으로 압출하는 압착 여과, 원심력을 이용하는 원심여과 등을 수행할 수 있다.The vacuum filtration according to the present application is filtration by setting the downstream side of the medium close to vacuum, and is also referred to as vacuum filtration. The reduced pressure filtration can be performed when the resistance to the flow of the fluid is large, and according to the type of the fluid, the support, and the metal nanoparticles, gravity filtration, pressure filtration, and extruding the liquid at high pressure instead of reduced pressure filtration Compression filtration, centrifugal filtration using centrifugal force, etc. may be performed.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지체 상에 형성된 상기 금속 나노 입자의 중량을 조절함으로써, 상기 전자파 차폐 소재의 두께를 조절할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present application, by controlling the weight of the metal nanoparticles formed on the support, the thickness of the electromagnetic wave shielding material may be adjusted.
이어서, 상기 지지체 및 상기 금속 나노 입자층을 열압착한다 (S200).Then, the support and the metal nanoparticle layer are thermocompression-bonded (S200).
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압착에 의해 상기 금속 나노 입자층 상의 금속 나노 입자들이 소결되어 나노 다공성 구조를 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the metal nanoparticles on the metal nanoparticle layer may be sintered by the thermocompression bonding to form a nanoporous structure, but is not limited thereto.
상기 열압착 과정을 수행하지 않아도, 상기 금속 나노 입자층은 상기 지지체 상에 코팅되어 존재할 수 있고, 상기 금속 나노 입자에 의해 전자파를 반사시킬 수 있다. 그러나, 상기 열압착 과정은 상기 금속 나노 입자를 소결시킴으로써 내부에 기공을 형성하고, 상기 소결된 금속 나노 입자 및 상기 기공을 통해 상기 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐능이 향상될 수 있다.Even without performing the thermocompression bonding process, the metal nanoparticle layer may be coated on the support, and electromagnetic waves may be reflected by the metal nanoparticle. However, in the thermocompression bonding process, pores are formed therein by sintering the metal nanoparticles, and the electromagnetic wave shielding ability of the electromagnetic wave shielding material may be improved through the sintered metal nanoparticles and the pores.
본원에 따른 소결은 금속의 열처리 방법의 일종으로서, 금속 물질의 녹는점보다 낮은 온도에서 장시간 열처리하는 것을 의미한다. 소결 공정을 통해 상기 금속 입자들은 서로 결합하여 응집될 수 있으며, 상기 금속 입자의 결정이 커질 수 있다.Sintering according to the present application is a type of heat treatment method for metal, and means heat treatment for a long time at a temperature lower than the melting point of the metal material. Through the sintering process, the metal particles may be combined with each other and aggregated, and the crystals of the metal particles may be large.
상기 금속 나노 입자층은 소결에 의해 나노 다공성 금속층이 될 수 있다. 이 때, 상기 금속 나노 입자가 서로 결합하는 과정에서, 상기 나노 다공성 금속층의 일부 영역에는 조대화된 금속 나노 입자가 존재하고, 그 밖의 영역에는 기공이 존재할 수 있다.The metal nanoparticle layer may be a nanoporous metal layer by sintering. In this case, in the process of bonding the metal nanoparticles to each other, coarsened metal nanoparticles may exist in some regions of the nanoporous metal layer, and pores may exist in other regions.
상술하였듯, 상기 조대화된 금속 나노 입자 및 상기 기공에 의해 상기 전자파는 전자파 차폐 소재의 내부로 흡수될 수 있고, 상기 금속 나노 입자에 의해 반사되며 에너지를 잃을 수 있다.As described above, the electromagnetic wave may be absorbed into the electromagnetic wave shielding material by the coarsened metal nanoparticles and the pores, and may be reflected by the metal nanoparticles and lose energy.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압착 단계는 100℃ 내지 150℃ 의 온도 및 7 MPa 내지 15 MPa 압력 조건에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to the exemplary embodiment of the present application, the thermocompression bonding step may be performed at a temperature of 100° C. to 150° C. and a pressure of 7 MPa to 15 MPa, but is not limited thereto.
종래의 전자파 차폐 소재의 제조 방법에서 사용된 소결 공정은 900℃ 이상의 고온 및 100 MPa 이상의 고압을 요구하였기 때문에 높은 비용이 소요되었다. 또한, 소결체의 특성 상 취성이 강해 충격에 의해 쉽게 파손될 수 있고, 온도 및 압력을 버티기 위해서는 상기 소결체의 두께가 10 mm 이상이어야만 하였다.The sintering process used in the conventional method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material was expensive because it required a high temperature of 900° C. or more and a high pressure of 100 MPa or more. In addition, the sintered compact has strong brittleness and can be easily damaged by impact, and the thickness of the sintered compact has to be 10 mm or more in order to withstand temperature and pressure.
그러나, 본원에 따른 전자파 차폐 소재는 나노 입자화된 금속을 포함하기 때문에, 종래의 공정에 비해 더 낮은 온도 및 압력 조건에서도 소결이 진행될 수 있으며, 이에 따라 두께의 조절이 용이한 장점이 존재한다.However, since the electromagnetic wave shielding material according to the present application includes the nano-particled metal, sintering may proceed even at lower temperature and pressure conditions compared to the conventional process, and thus, there is an advantage in that the thickness can be easily controlled.
본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열압착 단계는 5 분 내지 120 분 동안 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열압착 단계는 약 5 분 내지 약 120 분, 약 10 분 내지 약 120 분, 약 15 분 내지 약 120 분, 약 20 분 내지 약 120 분, 약 25 분 내지 약 120 분, 약 30 분 내지 약 120 분, 약 40 분 내지 약 120 분, 약 50 분 내지 약 120 분, 약 60 분 내지 약 120 분, 약 75 분 내지 약 120 분, 약 90 분 내지 약 120 분, 약 105 분 내지 약 120 분, 약 5 분 내지 약 10 분, 약 5 분 내지 약 15 분, 약 5 분 내지 약 20 분, 약 5 분 내지 약 25 분, 약 5 분 내지 약 30 분, 약 5 분 내지 약 40 분, 약 5 분 내지 약 50 분, 약 5 분 내지 약 60 분, 약 5 분 내지 약 75 분, 약 5 분 내지 약 90 분, 약 5 분 내지 약 105 분, 약 10 분 내지 약 105 분, 약 15 분 내지 약 90 분, 약 20 분 내지 약 75 분, 약 25 분 내지 약 60 분, 약 30 분 내지 약 50 분, 또는 약 40 분 동안 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the thermocompression bonding step may be performed for 5 minutes to 120 minutes, but is not limited thereto. For example, the thermocompression bonding step may include about 5 minutes to about 120 minutes, about 10 minutes to about 120 minutes, about 15 minutes to about 120 minutes, about 20 minutes to about 120 minutes, about 25 minutes to about 120 minutes, about 30 minutes to about 120 minutes, about 40 minutes to about 120 minutes, about 50 minutes to about 120 minutes, about 60 minutes to about 120 minutes, about 75 minutes to about 120 minutes, about 90 minutes to about 120 minutes, about 105 minutes to about 120 minutes, about 5 minutes to about 10 minutes, about 5 minutes to about 15 minutes, about 5 minutes to about 20 minutes, about 5 minutes to about 25 minutes, about 5 minutes to about 30 minutes, about 5 minutes to about 40 minutes, about 5 minutes to about 50 minutes, about 5 minutes to about 60 minutes, about 5 minutes to about 75 minutes, about 5 minutes to about 90 minutes, about 5 minutes to about 105 minutes, about 10 minutes to about 105 minutes , from about 15 minutes to about 90 minutes, from about 20 minutes to about 75 minutes, from about 25 minutes to about 60 minutes, from about 30 minutes to about 50 minutes, or about 40 minutes, but is not limited thereto.
상기 열압착 단계가 수행되는 시간이 길어질수록, 상기 금속 나노 입자들 사이의 소결 부위가 증가할 수 있다. 상기 금속 나노 입자의 소결성이 증가할 경우, 상기 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐능이 향상될 수 있다.As the time during which the thermocompression bonding step is performed increases, the number of sintered sites between the metal nanoparticles may increase. When the sinterability of the metal nanoparticles is increased, the electromagnetic wave shielding ability of the electromagnetic wave shielding material may be improved.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present application.
[실시예 1][Example 1]
겔 형태의 벌크 박테리아 셀룰로오스를 분쇄하여 셀룰로오스 파이버로 제조하였다. 이어서, 상기 파이버를 물에 분산시킨 후, 상기 용액을 에탄올에 희석하여 감압여과하여 셀룰로오스 파이버를 수득하였다.Bulk bacterial cellulose in the form of a gel was pulverized to prepare cellulose fibers. Then, after dispersing the fiber in water, the solution was diluted in ethanol and filtered under reduced pressure to obtain a cellulose fiber.
이어서, 상기 셀룰로오스 파이버 상에 Ag 나노 입자 10 mg 을 포함하는 분산액을 준비하여 감압여과함으로써, 상기 셀룰로오스 파이버 상에 Ag 나노 입자층을 형성하였다.Next, a dispersion solution containing 10 mg of Ag nanoparticles was prepared on the cellulose fiber and filtered under reduced pressure to form an Ag nanoparticle layer on the cellulose fiber.
이 때, 상기 Ag 나노 입자층의 두께는 2 μm 이다.At this time, the thickness of the Ag nanoparticle layer is 2 μm.
도 2 는 상기 실시예 1 에 따른 전자파 차폐 소재의 표면의 SEM 이미지이고, 도 3 은 상기 실시예 1 에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.FIG. 2 is an SEM image of the surface of the electromagnetic wave shielding material according to Example 1, and FIG. 3 is an SEM image of a cross-section of the electromagnetic wave shielding material according to the first embodiment.
도 2 및 도 3 을 참조하면, 열압착을 수행하지 않은 전자파 차폐 소재의 Ag 나노 입자는 서로간의 연결되지 않은 상태로 존재하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 3 , it can be seen that the Ag nanoparticles of the electromagnetic wave shielding material not subjected to thermocompression bonding exist in a state in which they are not connected to each other.
[실시예 2] [Example 2]
실시예 1 의 과정을 수행한 후, 120℃ 및 10 MPa 의 조건에서 10 분간 열압착하였다. 상기 열압착에 의해 상기 Ag 나노 입자층의 두께는 1.2 μm 로 감소하였다.After performing the procedure of Example 1, thermocompression bonding was performed at 120° C. and 10 MPa for 10 minutes. The thickness of the Ag nanoparticle layer was reduced to 1.2 μm by the thermocompression bonding.
도 4 는 상기 실시예 2 에 따른 전자파 차폐 소재의 표면의 SEM 이미지이고, 도 5 는 상기 실시예 2 에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.4 is an SEM image of the surface of the electromagnetic wave shielding material according to Example 2, and FIG. 5 is an SEM image of a cross-section of the electromagnetic wave shielding material according to the second embodiment.
도 4 및 도 5 를 참조하면, 일부 Ag 나노 입자가 서로 결합된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본원에 따른 전자파 차폐 소재의 제조 방법은 종래의 공정에 비해 저렴한 비용으로 전자파 차폐 소재를 제조할 수 있다.4 and 5 , it can be seen that some Ag nanoparticles are bonded to each other. Through this, the manufacturing method of the electromagnetic wave shielding material according to the present application can manufacture the electromagnetic wave shielding material at a lower cost compared to the conventional process.
[실시예 3][Example 3]
상기 실시예 1 의 과정을 수행한 후, 120℃ 및 10 MPa 의 조건에서 30 분간 열압착하였다.After performing the procedure of Example 1, thermocompression bonding was performed at 120° C. and 10 MPa for 30 minutes.
도 6 은 상기 실시예 3 에 따른 전자파 차폐 소재의 표면의 SEM 이미지이고, 도 7 은 상기 실시예에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다.6 is an SEM image of the surface of the electromagnetic wave shielding material according to Example 3, and FIG. 7 is an SEM image of a cross section of the electromagnetic wave shielding material according to the embodiment.
도 4 내지 도 7 을 참조하면, 열압착 시간이 길수록 상기 Ag 나노 입자가 서로 결합된 정도가 커지는 것을 확인할 수 있다. 4 to 7 , it can be seen that the longer the thermocompression bonding time, the greater the degree of bonding of the Ag nanoparticles to each other.
[실시예 4][Example 4]
상기 실시예 1 의 과정에서, Ag 나노 입자층의 두께가 8 μm 가 되도록 Ag 나노 입자 48 mg 을 포함하는 분산액을 감압여과하였다. 이어서, 120℃ 및 10 MPa 의 조건에서 10 분간 열압착함으로써, 상기 Ag 나노 입자층의 두께를 4.8 μm 가 되도록 조정하였다.In the process of Example 1, the dispersion solution containing 48 mg of Ag nanoparticles was filtered under reduced pressure so that the thickness of the Ag nanoparticle layer was 8 μm. Then, the thickness of the Ag nanoparticle layer was adjusted to 4.8 μm by thermocompression bonding at 120° C. and 10 MPa for 10 minutes.
도 8 은 상기 실시예 4 에 따른 전자파 차폐 소재의 표면의 SEM 이미지이고, 도 9 는 상기 실시예 4 에 따른 전자파 차폐 소재의 단면의 SEM 이미지이다. 8 is an SEM image of the surface of the electromagnetic wave shielding material according to Example 4, and FIG. 9 is an SEM image of a cross-section of the electromagnetic wave shielding material according to the fourth embodiment.
도 2, 3, 8, 및 9 를 참조하면, 일부 Ag 나노 입자가 서로 결합된 것을 확인할 수 있고, 상기 실시예 2 (Ag 나노 입자층의 두께가 1.2 μm)에 비해 상기 실시예 4 의 전자파 차폐 소재의 기공의 크기가 더 큰 것을 확인할 수 있다.2, 3, 8, and 9, it can be seen that some Ag nanoparticles are bonded to each other, and the electromagnetic wave shielding material of Example 4 compared to Example 2 (the thickness of the Ag nanoparticle layer is 1.2 μm) It can be seen that the size of the pores of
[비교예][Comparative example]
약 5 μm 두께를 갖는 벌크 은 포일을 전자파 차폐 소재로서 사용하였다.A bulk silver foil having a thickness of about 5 μm was used as an electromagnetic wave shielding material.
[실험예 1][Experimental Example 1]
상기 실시예 4 의 전자파 차폐 소재 및 상기 비교예의 벌크 은 포일을 사용하여 전자파 차폐능을 비교하였다.Electromagnetic wave shielding ability was compared using the electromagnetic wave shielding material of Example 4 and the bulk silver foil of the comparative example.
도 10 은 상기 실시예 2 및 4, 및 상기 비교예에 따른 전자파 차폐 소재의 차폐능을 비교한 그래프이다.10 is a graph comparing the shielding ability of the electromagnetic wave shielding materials according to Examples 2 and 4 and Comparative Example.
도 10 을 참조하면, 상기 실시예 2 의 전자파 차폐 소재에 비해 상기 실시예 4 의 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐율이 더 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 전자파 차폐 소재와 상기 벌크 은 포일은 비슷한 두께를 가지나, 상기 전자파 차폐 소재는 75 dB 의 전자파 차폐율을 갖고, 상기 벌크 은 포일은 60 dB 의 전자파 차폐율을 가졌다. 이를 통해, 본원에 따른 전자파 차폐 소재는 금속 나노 입자 및 내부의 기공에 의해 전자파 차폐능이 벌크 물질에 비해 향상된 것임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10 , it can be confirmed that the electromagnetic wave shielding rate of the electromagnetic wave shielding material of Example 4 is higher than that of the electromagnetic wave shielding material of the second embodiment. In addition, the electromagnetic wave shielding material and the bulk silver foil have similar thicknesses, but the electromagnetic wave shielding material has an electromagnetic wave shielding rate of 75 dB, and the bulk silver foil has an electromagnetic wave shielding rate of 60 dB. Through this, it can be confirmed that the electromagnetic wave shielding material according to the present application has improved electromagnetic wave shielding ability compared to the bulk material due to the metal nanoparticles and pores therein.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present application.
Claims (14)
상기 지지체 상에 형성되고, 금속 나노 입자를 포함하는 나노 다공성 금속층;
을 포함하는,
전자파 차폐 소재.
support; and
a nano-porous metal layer formed on the support and including metal nanoparticles;
comprising,
electromagnetic shielding material.
상기 나노 다공성 금속층의 기공 및 상기 금속 나노 입자에 의한 내부 반사에 의해 전자파를 차폐하는 것인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
An electromagnetic wave shielding material that shields electromagnetic waves by internal reflection by the pores of the nano-porous metal layer and the metal nanoparticles.
상기 전자파 차폐 소재 100 중량부를 기준으로, 상기 금속 나노 입자는 1 중량부 내지 50 중량부인 것인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
Based on 100 parts by weight of the electromagnetic shielding material, the metal nanoparticles are 1 part by weight to 50 parts by weight, the electromagnetic shielding material.
상기 나노 다공성 금속층은 내부 공극 밀도가 8 g/cm3 내지 20 g/cm3 인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
The nano-porous metal layer has an internal pore density of 8 g/cm 3 to 20 g/cm 3 , an electromagnetic wave shielding material.
상기 나노 다공성 금속층의 기공 크기는 30 nm 내지 200 nm 인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
The pore size of the nano-porous metal layer is 30 nm to 200 nm, electromagnetic wave shielding material.
상기 전자파 차폐 소재의 전자파 차폐율은 50 dB 내지 80 dB 인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
The electromagnetic wave shielding rate of the electromagnetic wave shielding material is 50 dB to 80 dB, the electromagnetic wave shielding material.
상기 전자파 차폐 소재의 두께는 1 μm 내지 10 μm 인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
The electromagnetic wave shielding material has a thickness of 1 μm to 10 μm.
상기 금속 나노 입자는 Ag, Au, Al, Cu, Li, Pt, Fe, Ni, Co, Zr, Rh, Zn, Ti, Cr, W, Si, Mg, Nb, Ta, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
The metal nanoparticles include Ag, Au, Al, Cu, Li, Pt, Fe, Ni, Co, Zr, Rh, Zn, Ti, Cr, W, Si, Mg, Nb, Ta, and combinations thereof. Which includes one selected from the group, electromagnetic wave shielding material.
상기 지지체는 셀룰로오스, CNT(Carbon nanotube), 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, MOF(Metal Organic Frameworks), ITO, FTO, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 전자파 차폐 소재.
The method of claim 1,
The support is from the group consisting of cellulose, carbon nanotube (CNT), graphene, graphene oxide, reduced graphene oxide, MOF (Metal Organic Frameworks), ITO, FTO, epoxy resin, melamine resin, and combinations thereof. An electromagnetic wave shielding material comprising a selected one.
상기 지지체는 셀룰로오스, CNT 또는 그래핀을 포함하는 것인, 전자파 차폐 소재.
10. The method of claim 9,
The support is to include cellulose, CNT or graphene, electromagnetic wave shielding material.
상기 지지체 및 상기 금속 나노 입자층을 열압착하는 단계;
를 포함하는,
전자파 차폐 소재의 제조 방법.
forming a metal nanoparticle layer on a support; and
thermocompression bonding the support and the metal nanoparticle layer;
containing,
A method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material.
상기 열압착에 의해 상기 금속 나노 입자층 상의 금속 나노 입자들이 소결되어 나노 다공성 구조를 형성하는 것인, 전자파 차폐 소재의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material by sintering the metal nanoparticles on the metal nanoparticle layer by the thermocompression bonding to form a nanoporous structure.
상기 열압착 단계는 100℃ 내지 150℃ 의 온도 및 7 MPa 내지 15 MPa 압력 조건에서 수행되는 것인, 전자파 차폐 소재의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The thermocompression bonding step is performed at a temperature of 100° C. to 150° C. and a pressure of 7 MPa to 15 MPa, a method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material.
상기 금속 나노 입자층을 형성하는 단계는 감압여과(vacuum filtration), 스프레이 코팅, 디핑(dipping), 스핀 코팅, 바코팅, 노즐 프린팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비아 프린팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 전기수력학적 젯 프린팅(electrohydrodynamic jet printing), 전기분무(electrospray), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행되는 것인, 전자파 차폐 소재의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The step of forming the metal nanoparticle layer is vacuum filtration, spray coating, dipping, spin coating, bar coating, nozzle printing, slot die coating, gravure printing, inkjet printing, screen printing, electrohydrodynamic jet A method of manufacturing an electromagnetic wave shielding material, which is performed by a method selected from the group consisting of electrohydrodynamic jet printing, electrospray, and combinations thereof.
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