一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法

1.本发明涉及材料制备技术领域，更具体的说是涉及一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法。


背景技术：

2.随着电子技术的飞速发展，各种电子、无线设备的大量应用已势不可挡。尤其是x波段在雷达、卫星、通信、计算机网络等领域有着广泛的应用电子器件和无线通信不可避免地在电磁波中向环境辐射能量，并在使用过程中产生电磁辐射。电磁波会干扰周围电子设备的属性和信息安全，产生电磁干扰，甚至对人类和其他生物造成严重的危害。电磁波可以转化为热能，也可以通过电磁屏蔽材料消除。因此，开发性能优异的电磁屏蔽材料至关重要。
3.1mm以上的木质电磁屏蔽材料厚度较大，不满足厚度较薄的要求。木质材料由于厚度较大，难以加工成薄膜材料，限制了其在航空航天和便携式电子产品中的进一步实际应用。因此，通过简单的制备工艺制备具有高电磁屏蔽性能的超薄木质薄膜复合材料具有重要的研究意义。


技术实现要素：

4.基于上述存在的问题，本发明提供了一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法，在8.2 ghz到12.4 ghz频率范围内，该材料的平均电磁屏蔽效能可以达到78 db。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
7.s1、将轻木薄片材裁剪为直径为9-9.5 cm的轻木圆片；
8.s2、将轻木圆片进行化学镀镍50 min，采取的方法为先化学镀镍30 min，再重新配置化学镀镍液继续化学镀镍20min，化学镀镍的方法具体参考专利zl202110540310.2；
9.s3、将化学镀镍后的轻木圆片用压片机在20mpa的定向压力下保压5min（夏季），或用压片机在25mpa的定向压力下保压8min（冬季），最后将单板压制成厚度范围为0.1-0.2mm的化学镀镍木质薄片；
10.s4、将样品放置在波导管中进行电磁屏蔽测试。
11.优选的，步骤s1中，轻木薄片的长和宽均为10
±
0.2cm，厚度为1、2、3、4、5mm等，且厚度的误差在0.1mm以内。
12.优选的，所述化学镀镍的方法为：
13.（1）制备活化液a：在烧杯中加入400ml蒸馏水；量取4.8ml浓盐酸加入到烧杯，玻璃棒搅拌，再加入6g硫酸镍颗粒，倒入烧杯，玻璃棒搅拌至完全溶解即得；
14.（2）制备活化液b：在烧杯中加入400ml蒸馏水；称取4.8g氢氧化钠，搅拌至溶解；再加入6g硼氢化钠，用玻璃棒搅拌，待其完全溶解即得；
15.（3）制备化学镀镍液：在烧杯中加入600ml蒸馏水；依次称量19.8g硫酸镍加入，搅
拌溶解；称量18g柠檬酸钠加入，搅拌溶解；称量16.8g次亚磷酸钠加入，搅拌溶解；称取20mg硫脲加入，搅拌至溶解(待上一种添加的药品完全溶解后，再将下一种待添加药品加入溶液)，加入氨水调节溶液ph至9-9.5；
16.（4）将轻木圆片置于活化液a中活化15min，每隔5min翻转圆形单板1次，取出，当轻木圆片无液体滴落时，将其置于活化液b中活化90s秒，每隔30秒翻转圆形单板1次，取出，放置表面无液体滴落；然后在60℃下将轻木圆片置于化学镀镍液中化学镀镍处理，镀镍期间每隔3min翻一次轻木圆片。
17.优选的，步骤s2中，化学镀镍液的制备方法为：在烧杯中加入600ml蒸馏水；依次称量19.8g硫酸镍加入，搅拌溶解；称量18g柠檬酸钠加入，搅拌溶解；称量16.8g次亚磷酸钠加入，搅拌溶解；称取20mg硫脲加入，搅拌至溶解；(待上一种添加的药品完全溶解后，再将下一种待添加药品加入溶液)。用氨水调节化学镀ni液ph值为9-9.15。
18.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
19.1. 在8.2 ghz到12.4 ghz频率范围内，本发明制备的柔性木质材料的电磁屏蔽效能平均值可以达到78 db；
20.2. 本发明制备的电磁屏蔽材料具备理想的柔性特性，折叠100次后电磁屏蔽效能不降低；
21.3. 本发明制备的电磁屏蔽材料具备轻质柔性超薄的特点，厚度为0.15 mm，电导率为29.22 s/cm，可加工制备为潜在的木基柔性薄膜类电磁屏蔽材料，拓宽了木材在电磁屏蔽材料实际应用方面的价值；
22.4. 本发明制备的电磁屏蔽材料sse (电磁屏蔽效能set与材料厚度d的比值) 为520 db/mm；
23.5. 在电压为10.4 v，电流为0.31 a下，在本发明制备的电磁屏蔽材料两端通电1小时，表面温度始终在 26
ꢀ°
c 左右浮动，无焦耳热产生；
24.6. 复合材料室温到300℃具备较好的耐热特性，具备较好的耐候性，极大提高了木质电磁屏蔽材料应用范围。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料的电磁屏蔽曲线；
27.图2为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料厚度图；
28.图3为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料可卷曲性能图；
29.图4为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料柔韧性能图；
30.图5为本发明实施例所得的应力应变曲线图；
31.图6为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料sem图；
32.图7为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料导电性能图；
33.图8为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料焦耳热测试图；
34.图9为本发明实施例所得的电磁屏蔽材料热重图。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例1
37.本实施例提供了一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法，包括以下步骤：
38.s1、首先将长和宽均为10cm，厚度为1mm的轻木薄片材裁剪为直径为9cm的轻木圆片；
39.s2、将轻木圆片进行化学镀镍50min，采取的方法为先化学镀镍30min，再配置化学镀镍液化学镀镍20min；
40.其中，化学镀镍的方法为：
41.（1）制备活化液a：在烧杯中加入400ml蒸馏水；量取4.8ml浓盐酸加入到烧杯，玻璃棒搅拌，再加入6g硫酸镍颗粒，倒入烧杯，玻璃棒搅拌至完全溶解即得；
42.（2）制备活化液b：在烧杯中加入400ml蒸馏水；称取4.8g氢氧化钠，搅拌至溶解；再加入6g硼氢化钠，用玻璃棒搅拌，待其完全溶解即得；
43.（3）制备化学镀镍液：在烧杯中加入600ml蒸馏水；依次称量19.8g硫酸镍加入，搅拌溶解；称量18g柠檬酸钠加入，搅拌溶解；称量16.8g次亚磷酸钠加入，搅拌溶解；称取20mg硫脲加入，搅拌至溶解(待上一种添加的药品完全溶解后，再将下一种待添加药品加入溶液)，加入氨水调节溶液ph至9-9.5；
44.（4）将轻木圆片置于活化液a中活化15min，每隔5min翻转圆形单板1次，取出，当轻木圆片无液体滴落时，将其置于活化液b中活化90s秒，每隔30秒翻转圆形单板1次，取出，放置表面无液体滴落；然后在60℃下将轻木圆片置于化学镀镍液中化学镀镍处理，镀镍期间每隔3min翻一次轻木圆片。
45.s3、将化学镀镍后的轻木圆片用压片机在20mpa的定向压力下保压5min（夏季），或用压片机在25mpa的定向压力下保压8min（冬季），最后将单板压制成厚度范围为0.1mm的木质薄片；
46.在本实施例中选择采用压片机在20mpa的定向压力下保压5min；
47.s4、将木质薄片放置在波导管中进行电磁屏蔽测试。
48.经测试可得，如图1所示，该复合材料具备优异的电磁屏蔽性能，在8.2ghz到12.4ghz频率范围内，该复合材料的电磁屏蔽效能平均值可以达到78db。
49.如图2所示，复合材料厚度仅为0.15mm，是较薄的柔性电磁屏蔽材料。
50.如图3和图4所示，复合材料在卷曲和柔性方面具有优异的性能。
51.如图5所示，复合材料拉伸应力-应变曲线，复合材料拉伸强度最高可达110mpa。
52.如图6所示，复合材料表面形貌以及表面元素含量分布，表面几乎被镍元素所覆盖，表明金属镍层与木材基材有较好的结合。
53.如图7所示，复合材料具备理想的导电特性。
54.如图8所示，复合材料通电1小时，材料不产生焦耳热。
55.如图9所示，复合材料室温到300℃具备较好的耐热特性。
56.本实施例在轻木表面化学镀镍50min后压制成超薄柔性木基电磁屏蔽材料，需要指出的是，化学镀镀液在化学镀30min后反应已经基本结束，因此需要再配置一次化学镀液，再次反应20min，达到连续反应50min的化学镀时间，整个反应过程是连续不断的，当反应30min后立即将材料放入配好的镀液反应20min。可以适当调节反应时间，如设置10、20min等，但是电磁屏蔽效能会有所下降，这些设置应当也归属于本发明的适用范围内。在化学镀镍50min后，复合材料电磁屏蔽性能已经达到78db，是非常优异的屏蔽效能。因此，选择50min化学镀镍作为复合材料化学镀镍最佳时间。
57.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
58.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将轻木薄片材裁剪为直径为9-9.5 cm的轻木圆片；s2、将轻木圆片进行化学镀镍50 min，具体为先化学镀镍30 min，再重新配置化学镀镍液继续化学镀镍20min；s3、将化学镀镍后的轻木圆片用压片机在20 mpa的定向压力下保压5min或用压片机在25 mpa的定向压力下保压8min，最后将单板压制成厚度范围为0.1-0.8 mm的木质薄片；所述化学镀镍的方法为：（1）制备活化液a：在烧杯中加入400ml蒸馏水；量取4.8ml浓盐酸加入到烧杯，玻璃棒搅拌，再加入6g硫酸镍颗粒，倒入烧杯，玻璃棒搅拌至完全溶解即得；（2）制备活化液b：在烧杯中加入400ml蒸馏水；称取4.8g氢氧化钠，搅拌至溶解；再加入6g硼氢化钠，用玻璃棒搅拌，待其完全溶解即得；（3）制备化学镀镍液：在烧杯中加入600ml蒸馏水；依次称量19.8g硫酸镍加入，搅拌溶解；称量18g柠檬酸钠加入，搅拌溶解；称量16.8g次亚磷酸钠加入，搅拌溶解；称取20mg硫脲加入，搅拌至溶解，加入氨水调节溶液ph至9-9.5；将轻木圆片置于活化液a中活化15min，每隔5min翻转圆形单板1次，取出，当轻木圆片无液体滴落时，将其置于活化液b中活化90s秒，每隔30秒翻转圆形单板1次，取出，放置表面无液体滴落；然后在60℃下将轻木圆片置于化学镀镍液中化学镀镍处理，镀镍期间每隔3min翻一次轻木圆片。2.根据权利要求1所述的一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述轻木薄片的厚度为1、2、3、4或5mm。

技术总结
本发明公开了一种超薄柔性木基电磁屏蔽材料的制备方法，涉及材料制备技术领域。本发明通过在轻木表面连续化学镀镍50分钟后依照一定工艺条件压制成超薄柔性木质电磁屏蔽材料。该复合材料具备优异的柔性以及超薄的厚度，厚度为0.15 mm，电导率为29.22 S/cm。在8.2 GHz到12.4 GHz频率范围内，本发明所制备的柔性木质复合材料电磁屏蔽效能平均值可达78 dB，在柔性电磁屏蔽材料领域将具有潜在巨大的应用价值。应用价值。应用价值。


技术研发人员：潘艳飞 戴马音 郭强
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：2023.09.13
技术公布日：2023/10/20