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CN116803223A - 基于金属的电磁干扰屏蔽材料、装置及其制造方法 - Google Patents

基于金属的电磁干扰屏蔽材料、装置及其制造方法 Download PDF

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CN116803223A
CN116803223A CN202180091559.8A CN202180091559A CN116803223A CN 116803223 A CN116803223 A CN 116803223A CN 202180091559 A CN202180091559 A CN 202180091559A CN 116803223 A CN116803223 A CN 116803223A
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CN
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emi
emi shielding
metal
shielding coating
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CN202180091559.8A
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马厄·F·埃尔-卡迪
斯科特·莱恩
理查德·B·卡内尔
杰克·卡夫劳夫
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Nanotech Energy Inc
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Abstract

描述了EMI屏蔽件及其制备方法，所述EMI屏蔽包括基板、基于金属的导电添加剂和与所述导电添加剂合并并且沉积在所述基板上的粘合剂。在一些实施方案中，包括基于碳的添加剂以增强所述EMI屏蔽件的机械性能和/或电导率。

Description

基于金属的电磁干扰屏蔽材料、装置及其制造方法
交叉引用
本申请要求于2020年11月25日提交的美国临时申请号63/118,533号的权益，其在此通过引用整体并入本文。
背景技术
电磁干扰(EMI)是从自然或人造外源接收到的不想要的信号。这种EMI会通过电磁感应、静电耦合或由此提供的传导对电气组件的性能产生负面影响。这些电子干扰可通过增加数据传输和存储中的错误率来降低计算和通信组件的性能。然而，EMI屏蔽可以保护电气装置免受外部信号干扰、EMI信号泄漏，并防止电气装置内的电气组件相互干扰。EMI屏蔽对于确保电子组件的准确测试和校准也很重要。
发明内容
本文公开了提供优于传统EMI屏蔽件的多个优点的EMI屏蔽件或屏蔽材料。本文中的EMI屏蔽件的高导热性和电导率可有效消散热能，并最大限度地减少EMI干扰，即使在低厚度下也是如此。此外，与传统金属箔不同，本文中的EMI屏蔽材料重量轻，并表现出优异的机械柔性、结构完整性，高耐腐蚀性，并且可以易于应用于各种外壳。此外，与标准的基于金属的EMI屏蔽相比，本文中的EMI屏蔽材料可以易于切割并应用于表面，并且承受反复弯曲而不会疲劳或性能下降。
在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽材料包括基于金属的导电添加剂。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂包括纳米材料(例如，金属纳米薄片)。在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽材料进一步包括碳或基于碳的添加剂，诸如，举例而言，石墨烯或石墨烯框架。在一些实施方案中，石墨烯具有碳片材的形态，其相互剥落、膨胀或分离，并且其互相连接以形成单个电连接的导电网络。在一些实施方案中，碳或基于碳的添加剂包括具有高表面积和电导率的相互连接的碳片材的三维网络。因此，本文中的碳或基于碳的添加剂的形态通过形成其中含有并连接基于金属的导电添加剂的支架，在整个EMI屏蔽材料中赋予高电导率。此外，该框架能够增强本文中的EMI屏蔽材料的机械性能。相比之下，分离的和不同的单个石墨烯片材可能缺乏在整个单个网络中提供高电导率的连接性。最后，与传统的EMI屏蔽件相比，本公开的EMI屏蔽材料易于制备，并以各种厚度和大小应用于各种基板上，以实现期望的屏蔽性能。例如，本文中较厚的EMI屏蔽材料应用允许对于更敏感电子器件而言更大地EMI降低。
在一个方面，本文提供了一种EMI屏蔽件，其包括：基板；基于金属的导电添加剂；以及与基于金属的导电添加剂合并并且作为EMI屏蔽涂层沉积在基板上的粘合剂。
在一些实施方案中，基板包括塑料、金属、玻璃或其任何组合。在一些实施方案中，金属包括含铁金属、非铁金属、涂层表面、塑料、玻璃纤维、不锈钢或木材。在一些实施方案中，金属包括铜、铝、钢、不锈钢、铍、铋、铬、钴、镓、金、铟、铁、铅、镁、镍、银、钛、锡、锌或其任何组合。在一些实施方案中，塑料包括热塑性聚合物。在一些实施方案中，热塑性塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚己内酯、聚羟基链烷酸酯、聚羟基丁酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或其任何组合。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材(nanosheet)、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。在一些实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。在一些实施方案中，涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000S/m至约4,000S/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100S/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约10S/m至约20,000S/m的电导率。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层具有约10um至约1,000um的厚度。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约10kHz至约400kHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约500kHz至约30MHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约40MHz至约1GHz的频率范围内具有约10dB至约100dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在2GHz至18GHz的频率范围内具有约30dB至约120dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在19GHz至40GHz的频率范围内具有约50dB至约130dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。
本文所提供的另一方面是EMI屏蔽涂层，其包括：基于金属的导电添加剂；粘合剂；以及与基于金属的导电添加剂和粘合剂合并以形成EMI屏蔽涂层的溶剂。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层包括清漆(clearcoat)涂层和和活化剂涂层，其中将清漆涂层和活化剂涂层混合导致EMI屏蔽涂层固化。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。在一些实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。在一些实施方案中，涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000S/m至约4,000S/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100S/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层具有约10S/m至约20,000S/m的电导率。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层具有约10um至约1,000um的厚度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在约10kHz至约400kHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在约500kHz至约30MHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在约40MHz至约1GHz的频率范围内具有约10dB至约100dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在2GHz至18GHz的频率范围内具有约30dB至约120dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在19GHz至40GHz的频率范围内具有约50dB至约130dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。
本文所提供的另一方面是一种形成EMI屏蔽件的方法，其包括：形成涂层，该涂层包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂；将涂层沉积在基板上；以及干燥基板上的涂层，以形成EMI屏蔽涂层。
在一些实施方案中，将设定厚度的涂层沉积在基板上。在一些实施方案中，干燥基板上的涂层包括在约20℃至约120℃的温度下干燥。在一些实施方案中，涂层的形成包括：混合涂层；分解涂层中的附聚物；从涂层中去除气泡；或其任何组合。在一些实施方案中，混合通过声学混合器进行。在一些实施方案中，涂层中的附聚物的分解通过高剪切混合器进行。在一些实施方案中，气泡从涂层中的去除通过真空混合器进行。在一些实施方案中，将涂层沉积在基板上包括用涂布机将涂层沉积在基板上。在一些实施方案中，涂布机是狭缝式(slot die)涂布机。在一些实施方案中，进行涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项，直到涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，该方法进一步包括压延EMI屏蔽件。在一些实施方案中，压延由辊对辊压延机进行。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约10S/m至约20,000S/m的电导率。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约10um至约1,000um的厚度。
本文所提供的另一个方面是一种形成EMI屏蔽件的方法，其包括：获得涂层，该涂层包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂；将涂层施加到基板上；以及干燥基板上的涂层，以形成EMI屏蔽涂层。
在一些实施方案中，获得涂层包括将清漆涂层和活化剂涂层混合，其中清漆涂层和活化剂涂层均包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂，其中活化涂层进一步包括用于固化涂层的活化剂。在一些实施方案中，涂层通过喷涂施加到基板上。在一些实施方案中，涂层通过空气喷涂施加到基板上。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层包括清漆涂层和活化剂涂层，其中将清漆涂层和活化剂涂层混合导致EMI屏蔽涂层固化。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。在一些实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。在一些实施方案中，涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000S/m至约4,000S/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100S/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约10S/m至约20,000S/m的电导率。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层具有约10um至约1,000um的厚度。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约10kHz至约400kHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约500kHz至约30MHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约40MHz至约1GHz的频率范围内具有约10dB至约100dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在2GHz至18GHz的频率范围内具有约30dB至约120dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在19GHz至40GHz的频率范围内具有约50dB至约130dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。
本文所提供的另一个方面是一种EMI屏蔽件，其包括：基板；基于金属的导电添加剂；基于碳的添加剂；以及与基于金属的导电添加剂和基于碳的添加剂合并并作为EMI屏蔽涂层沉积在基板上的粘合剂。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层中基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000S/m至约4,000S/m的电导率。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100S/cm的电导率。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。
附图说明
本公开内容的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考以下阐述说明性实施方案的详细描述以及附图获得对本公开内容的特征和优点的更好理解，其中所述实施方案利用了本公开内容的原理，其中在附图中：
图1是根据本文实施方案的电磁干扰(EMI)屏蔽件中的反射和吸收的图示；
图2示出了根据本文实施方案的EMI屏蔽效能测试设置的图示；
图3A示出了根据本文实施方案的第一示例性EMI屏蔽件的图像；
图3B示出了根据本文实施方案的第二示例性EMI屏蔽件的图像；
图3C示出了根据本文实施方案的第三示例性EMI屏蔽件的图像；
图4示出了根据本文实施方案的第一示例性EMI屏蔽涂层的屏蔽效能的图；
图5示出了根据本文实施方案的示例性第二EMI屏蔽涂层的屏蔽效能的图；
图6示出了根据本文实施方案的示例性第三EMI屏蔽涂层的屏蔽效能的图；
图7示出了根据本文实施方案的示例性第一EMI屏蔽件的屏蔽效能的图；
图8示出了根据本文实施方案的示例性第二EMI屏蔽件的屏蔽效能的图；
图9示出了根据本文实施方案的示例性第三EMI屏蔽件的屏蔽效能的图；
图10示出了根据本文实施方案的示例性的基于金属的导电添加剂的XRD(X射线衍射)的图；
图11示出了根据本文实施方案的示例性EMI屏蔽涂层的示意图示；
图12示出了根据本文实施方案的示例性EMI屏蔽件的示意图示；
图13A示出了根据本文实施方案的示例性第四EMI屏蔽件的扫描电子显微镜(SEM)图像；
图13B示出了根据本文实施方案的示例性第四EMI屏蔽件的高放大倍率SEM图像；
图14A示出了根据本文实施方案的示例性第四EMI屏蔽件的显微镜图像；
图14B示出了根据本文实施方案的示例性第四EMI屏蔽件的高放大倍率显微镜图像；
图15A示出了根据本文实施方案的示例性第四EMI屏蔽件的二维高度图；
图15B示出了根据本文实施方案的示例性第四EMI屏蔽件的三维高度图；
图16示出了根据本文实施方案的示例性第四EMI屏蔽件的热流和重量作为温度的函数的图；
图17A示出了根据本文实施方案的通过喷涂涂覆形成的示例性第五EMI屏蔽件的SEM图像；
图17B示出了根据本文实施方案的通过喷涂涂覆形成的示例性第五EMI屏蔽件的高放大倍率SEM图像；
图18A示出了根据本文实施方案的通过喷涂涂覆形成的示例性第五EMI屏蔽件的二维高度图；
图18B示出了根据本文实施方案的通过喷涂涂覆形成的示例性第五EMI屏蔽件的三维高度图；
图19A示出了根据本文实施方案的用刮刀形成的示例性第五EMI屏蔽件的SEM图像；
图19B示出了根据本文实施方案的用刮刀形成的示例性第五EMI屏蔽件的高放大倍率SEM图像；
图20A示出了根据本文实施方案的用刮刀形成的示例性第五EMI屏蔽件的二维高度图；
图20B示出了根据本文实施方案的通过喷涂涂覆形成的示例性第五EMI屏蔽件的三维高度图；
图21示出了根据本文实施方案的示例性第五EMI屏蔽件的热流和重量作为温度的函数的图；
图22A示出了根据本文实施方案的示例性第六EMI屏蔽件的SEM图像；
图22B示出了根据本文实施方案的示例性第六EMI屏蔽件的高放大倍率SEM图像；
图23A示出了根据本文实施方案的示例性第六EMI屏蔽件的显微镜图像；
图23B示出了根据本文实施方案的示例性第六EMI屏蔽件的高放大倍率显微镜图像；
图24A示出了根据本文实施方案的示例性第六EMI屏蔽件的二维高度图；
图24B示出了根据本文实施方案的示例性第六EMI屏蔽件的三维高度图；
图25示出了根据本文实施方案的示例性第六EMI屏蔽件的热流和重量作为温度的函数的图；
图26示出了根据本文实施方案的示例性第四、第五和第六EMI屏蔽件样品的传导性的图；以及
图27示出了根据本文实施方案的示例性第四、第五和第六EMI屏蔽件样品的屏蔽效能与频率的图。
具体实施方式
本文提供了基于碳的电磁干扰(EMI)屏蔽装置和屏蔽材料及其制备方法。在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件在测试和/或操作期间实现电气装置与外部射频信号的隔离。在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件防止由电气装置生成的射频信号逸出外壳。在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件防止两个或更多个电气装置之间的射频串扰或干扰。
在一些实施方案中，EMI屏蔽装置由沉积在基板上的涂层形成。在一些实施方案中，EMI屏蔽装置用压缩成型技术形成。EMI屏蔽装置可以由一个或多个片材成型。片材可以是薄的、柔性的、重量轻的和/或耐腐蚀的。EMI屏蔽材料可根据所期望的效果进行调整以提供EMI屏蔽或过滤。作为示例，EMI屏蔽件可以成型为外壳(例如，包围敏感电子器件的盒形)。作为另一个示例，EMI屏蔽材料可切割成适合房间墙壁大小的薄的柔性片材，然后施用到墙壁上，任选地在片材的一侧使用粘合剂，以产生EMI屏蔽的房间。因此，本公开的各种优点包括允许EMI屏蔽有效地适用于装置、房间、交通工具或其他相关实施方案，即使当这些实施方式不是设计用于EMI屏蔽或者甚至最初没有考虑EMI屏蔽时也是如此。
本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件可以应用于电气外壳的内表面，以有效地衰减与其中的电气元件或其中的电气元件之间的电磁干扰(EMI)。本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件可以应用于电气外壳的内表面，以提供耐腐蚀性、耐磨性和散热性。在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件可以用于替换和/或补充现有的屏蔽或导电涂层和屏蔽件。
在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件的高电导率为其包围的设备提供最大的外部EMI/RFI保护。在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件的高电导率防止内部EMI/RFI泄漏到环境中。在一些实施方案中，本文中的EMI屏蔽涂层和屏蔽件的高导热性使其能够用作电气元件的散热器。
虽然许多EMI屏蔽材料出于金属的高电导率而采用金属如铜，形成基于金属的涂层和屏蔽件通常很困难。此外，由于此类材料容易受到化学腐蚀和氧化，从而形成绝缘氧化层，因此这些EMI屏蔽件的功效通常随时间减弱。虽然基于银的EMI屏蔽件具有高电导率和抗氧化性/耐腐蚀性，对于大多数应用，其使用成本过高。
因此，本文在一些实施方案中提供的是EMI屏蔽涂层和EMI屏蔽件，其包括银涂层的铜(Ag-Cu)粉末，该粉末表现出高电导率和耐腐蚀性/抗氧化性。此外，减少量的昂贵的银使得本文中的EMI屏蔽涂层和EMI屏蔽件能够用于各种应用。
EMI屏蔽涂层和由其制成的EMI屏蔽件表现出至少约1000S/cm的高电导性。此外，50-100μm厚的EMI屏蔽件进一步表现出在10kHz至40MHz的频率范围内至少约50dB以及在1GHz至40GHz频率范围内至少约60dB的令人印象深刻的EMI衰减。用50-100μm厚的薄膜可以轻松实现50-80分贝(dB)的屏蔽效能。
EMI屏蔽机制
图1示出了电磁干扰(EMI)屏蔽件110中的反射和吸收的示意图。如其中所示，入射t波101的第一外反射部分(例如，d波反射)102由EMI屏蔽件的外近端表面110A反射，而t波101的吸收部分103被吸收到EMI屏蔽件中。吸收部分103的第一内反射部分104从EMI屏蔽件110的内部远端表面110B反射，其中第一吸收部分103的第一衰减部分105通过EMI屏蔽件110向远端传输。此后，第一内反射部分104的第二内反射部分106从EMI屏蔽件110的内部近端表面110C反射，其中第一内反射部分104的第二外反射部分107向入射t波101的源近端传输，并且平行于第一外反射部分102。内反射作为第二内反射部分106的第三内反射部分109继续从EMI屏蔽件110的内部远端表面110B反射，其中第二内反射部分106的第二衰减部分108向远端传输到EMI屏蔽件110中。
在一些实施方案中，EMI 110屏蔽件的效能与入射t波101强度与第一衰减部分105和第二衰减部分108的强度之和的比率相关。在一些实施方案中，EMI 110屏蔽件的效能与第一外反射部分102和第二外反射部分107的强度之和与第一衰减部分105和第二衰减部分108的强度之和的比率相关。在一些实施方案中，EMI 110屏蔽件的效能与第一外反射部分102和第二外反射部分107的强度之和与入射t波101的强度之间的比率相关。
EMI屏蔽件
根据图12，本文所提供的是EMI屏蔽件1200，其包括基板1020和EMI屏蔽涂层1000，EMI屏蔽涂层1000包括沉积在基板上的导电添加剂1040和粘合剂1020。在一些实施方案中，将导电添加剂1040和粘合剂1020混合在一起形成涂层1000。在一些实施方案中，涂层1000易于施加到用于各种应用的各种基板。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200包括多个EMI屏蔽件1200的堆叠。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200进一步包括抗刮擦涂层、抗冲击涂层或其任何组合。
在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200是柔性的。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200是刚性的。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200是平的。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200是弯曲的。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200形成单个表面。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200形成多个表面。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000进一步包括稀释剂1010。在一些实施方案中，稀释剂1010包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000进一步包括基于碳的添加剂1030。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030增强粘合剂1020的硬度、拉伸强度、柔性或其任何组合。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030增强EMI屏蔽涂层1000的电导率。这些增强的性能在基于石墨烯碳的添加剂的情况下尤其明显。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有约10um至约1,000um的厚度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有至少约10um、25um、50um、100um、200um、300um、400um、500um、600um、700um、800um或900um的厚度，包括其中的增量。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有至多约25um、50um、100um、150um、200um、300um、400um、500um、600um、700um、800um、900um或1,000um的厚度，包括其中的增量。
在一些实施方案中，基板包括塑料、金属、玻璃、织物或其任何组合。在一些实施方案中，金属包括铜、铝、钢、不锈钢、铍、铋、铬、钴、镓、金、铟、铁、铅、镁、镍、银、钛、锡、锌或其任何组合。在一些实施方案中，塑料包括热塑性塑料。在一些实施方案中，热塑性塑料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚己内酯、聚羟基链烷酸酯、聚羟基丁酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或其任何组合。在一些实施方案中，EMI屏蔽件1200不包括基板1020。在一些实施方案中，基板平面的。在一些实施方案中，基板1020是弯曲的。在一些实施方案中，基板1020是刚性的。在一些实施方案中，基板1020是柔性的。在一些实施方案中，基板包括单个表面。在一些实施方案中，基板1020包括两个或更多个表面。在一些实施方案中，基板1020是用于电气装置的容器。
在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂1040是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层1000的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，粘合剂1020包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂1040具有约0.3μm至约10μm的宽度、长度或两者。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂1040具有至多约10μm的宽度、长度或两者。
在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有从5％w/w至85％w/w的基于金属的导电添加剂1040。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％w/w的基于金属的导电添加剂1040，包括其中的增量。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至多约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％w/w的基于金属的导电添加剂1040，包括其中的增量。
在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有从20％w/w至95％w/w的粘合剂1020。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至少约20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％w/w的粘合剂1020，包括其中的增量。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至多约30％、40％、50％、60％、70％、80％或95％w/w的粘合剂1020，包括其中的增量。在一些实施方案中，导电添加剂1040在EMI屏蔽涂层1000中的浓度实现从其生产的EMI屏蔽件1200的高导热性、电导率、散热性以及EMI屏蔽。
在一些实施方案中，稀释剂1010在沉积于基板上后立即构成5％w/w至约90％w/w的EMI屏蔽涂层1000。在一些实施方案中，稀释剂1010在沉积于基板上后立即构成至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％w/w的EMI屏蔽涂层1000。在一些实施方案中，稀释剂1010在沉积于基板上后立即构成至多约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％w/w的涂层EMI屏蔽1000。在一些实施方案中，在EMI屏蔽涂层1000中的稀释剂1010的浓度使得能够在各种基板上以各种厚度和大小易于制备和应用本文中的EMI屏蔽材料，以实现从其生产的EMI屏蔽件1200的期望的屏蔽性能。
在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030构成0.01％w/w至5％w/w的EMI屏蔽涂层1000。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030构成至少约0.01％、0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％或4％w/w的涂层1000，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030构成至多约0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％或5％w/w的EMI屏蔽涂层1000，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030在EMI屏蔽涂层1000中的浓度实现从其生产的EMI屏蔽件1200的高导热性、电导率、散热性以及EMI屏蔽。
在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g、1,250m2/g、1,500m2/g、1,750m2/g、2,000m2/g或更大的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000S/m至约4,000S/m的电导率。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有至少约1,000S/m、1,500S/m、2,000S/m、2,500S/m、3,000S/m、3,500S/m或约4,000S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100S/m、110S/m、120S/m、130S/m、140S/m、150S/m、160S/m、170S/m、180S/m或200S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，氧化石墨烯形成相互连接的碳片材的三维网络，其高表面积实现从其生产的EMI屏蔽件1200的高导热性、电导率、散热性以及EMI屏蔽。
在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有至少约2um、5um、10um、15um、20um或约25um的平均粒度，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有至多约5um、10um、15um、20um、约25um或约30um的平均粒度，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有至少约2m2/g、4m2/g、6m2/g、8m2/g、10m2/g、12m2/g或14m2/g的比表面积，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030的粒径和表面积实现从其生产的EMI屏蔽件1200的高导热性、电导率、散热性以及EMI屏蔽。
图3A-图3C分别示出了第一、第二和第三示例性EMI屏蔽件的图像。图10示出了用于示例性的基于金属的导电添加剂的XRD(X射线衍射)的图。
EMI屏蔽涂层
根据图11，本文所提供的另一方面是EMI屏蔽涂层1000，其包括：基于金属的导电添加剂1040；粘合剂1020；以及与基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020合并以形成EMI屏蔽涂层1000的溶剂。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000包括清漆涂层和活化剂涂层。在一些实施方案中，将清漆涂层和活化剂涂层混合导致EMI屏蔽涂层1000固化。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000被配置为通过喷涂施加到基板。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000被配置为通过空气喷涂施加到基板。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000被空气喷涂到基板上的能力使其能够应用于各种形状和材料的基板。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000被空气喷涂到基板的能力使其能够以更好的厚度均匀性施加到基板。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000的黏度使其能够通过空气喷涂施加到基板。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有约25cP至约50cP、约25cP至约100cP、约25cP至约250cP、约25cP至约500cP、约25cP至约750cP、约25cP至约1,000cP、约25cP至约2,000cP、约25cP至约4,000cP、约25cP至约6,000cP、约25cP至约8,000cP、约50cP至约100cP、约50cP至约250cP、约50cP至约500cP、约50cP至约750cP、约50cP至约1,000cP、约50cP至约2,000cP、约50cP至约4,000cP、约50cP至约6,000cP、约50cP至约8,000cP、约100cP至约250cP、约100cP至约500cP、约100cP至约750cP、约100cP至约1,000cP、约100cP至约2,000cP、约100cP至约4,000cP、约100cP至约6,000cP、约100cP至约8,000cP、约250cP至约500cP、约250cP至约750cP、约250cP至约1,000cP、约250cP至约2,000cP、约250cP至约4,000cP、约250cP至约6,000cP、约250cP至约8,000cP、约500cP至约750cP、约500cP至约1,000cP、约500cP至约2,000cP、约500cP至约4,000cP、约500cP至约6,000cP、约500cP至约8,000cP、约750cP至约1,000cP、约750cP至约2,000cP、约750cP至约4,000cP、约750cP至约6,000cP、约750cP至约8,000cP、约1,000cP至约2,000cP、约1,000cP至约4,000cP、约1,000cP至约6,000cP、约1,000cP至约8,000cP、约2,000cP至约4,000cP、约2,000cP至约6,000cP、约2,000cP至约8,000cP、约4,000cP至约6,000cP、约4,000cP至约8,000cP或约6,000cP至约8,000cP的黏度，包括其中的增量。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有约25cP、约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP、约6,000cP或约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有至少约25cP、约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP或约6,000cP的黏度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000具有至多约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP、约6,000cP或约8,000cP的黏度。
在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层的黏度使其能够通过空气喷涂施加到基板。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有约25cP至约50cP、约25cP至约100cP、约25cP至约250cP、约25cP至约500cP、约25cP至约750cP、约25cP至约1,000cP、约25cP至约2,000cP、约25cP至约4,000cP、约25cP至约6,000cP、约25cP至约8,000cP、约50cP至约100cP、约50cP至约250cP、约50cP至约500cP、约50cP至约750cP、约50cP至约1,000cP、约50cP至约2,000cP、约50cP至约4,000cP、约50cP至约6,000cP、约50cP至约8,000cP、约100cP至约250cP、约100cP至约500cP、约100cP至约750cP、约100cP至约1,000cP、约100cP至约2,000cP、约100cP至约4,000cP、约100cP至约6,000cP、约100cP至约8,000cP、约250cP至约500cP、约250cP至约750cP、约250cP至约1,000cP、约250cP至约2,000cP、约250cP至约4,000cP、约250cP至约6,000cP、约250cP至约8,000cP、约500cP至约750cP、约500cP至约1,000cP、约500cP至约2,000cP、约500cP至约4,000cP、约500cP至约6,000cP、约500cP至约8,000cP、约750cP至约1,000cP、约750cP至约2,000cP、约750cP至约4,000cP、约750cP至约6,000cP、约750cP至约8,000cP、约1,000cP至约2,000cP、约1,000cP至约4,000cP、约1,000cP至约6,000cP、约1,000cP至约8,000cP、约2,000cP至约4,000cP、约2,000cP至约6,000cP、约2,000cP至约8,000cP、约4,000cP至约6,000cP、约4,000cP至约8,000cP或约6,000cP至约8,000cP的黏度，包括其中的增量。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有约25cP、约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP、约6,000cP或约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有至少约25cP、约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP或约6,000cP的黏度。在一些实施方案中，清漆涂层和活化剂涂层具有至多约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP、约6,000cP或约8,000cP的黏度。
在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂1040是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，粘合剂1020包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。
在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有从5％w/w至85％w/w的基于金属的导电添加剂1040。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％的基于金属的导电添加剂1040，包括其中的增量。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至多约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％的基于金属的导电添加剂1040，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂1040在EMI屏蔽涂层1000中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有从20％w/w至95％w/w的粘合剂1020。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至少约20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％w/w的粘合剂1020。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂1040和粘合剂1020的EMI屏蔽涂层1000具有至多约30％、40％、50％、60％、70％、80％或95％w/w的粘合剂1020。在一些实施方案中，粘合剂1020在EMI屏蔽涂层1000中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000进一步包括涂层稀释剂稀释剂1010。在一些实施方案中，涂层稀释剂1010包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，涂层稀释剂1010在沉积于基板上后立即构成5％w/w至约90％w/w的EMI屏蔽涂层1000。在一些实施方案中，涂层稀释剂1010在沉积于基板上后立即构成至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％w/w的EMI屏蔽涂层1000，包括其中的增量。在一些实施方案中，涂层稀释剂1010在沉积于基板上后立即构成至多约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％w/w的EMI屏蔽涂层1000，包括其中的增量。在一些实施方案中，涂层稀释剂1010在EMI屏蔽涂层1000中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层1000进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂1030。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030构成0.01％w/w至5％w/w的EMI屏蔽涂层1000。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030构成至少约0.01％、0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％或4％的EMI屏蔽涂层1000，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030构成至多约0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％或5％的EMI屏蔽涂层1000，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030在EMI屏蔽涂层1000中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g、1,250m2/g、1,500m2/g、1,750m2/g、2,000m2/g或更大的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000S/m至约4,000S/m的电导率。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有至少约1,000S/m、1,500S/m、2,000S/m、2,500S/m、3,000S/m、3,500S/m或约4,000S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100S/m、110S/m、120S/m、130S/m、140S/m、150S/m、160S/m、170S/m、180S/m或200S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有至少约2m2/g、4m2/g、6m2/g、8m2/g、10m2/g、12m2/g或14m2/g的比表面积，包括其中的增量。在一些实施方案中，本文中的基于碳的添加剂1030的比表面积、电导率或二者实现EMI屏蔽涂层1000的高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能。
在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有至少约2um、5um、10um、15um、20um或约25um的平均粒度，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030具有至多约5um、10um、15um、20um、约25um或约30um的平均粒度，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030的平均粒径，其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，提供改善的电子性能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂1030的平均粒度防止空气喷涂期间的颗粒堵塞。
形成EMI屏蔽件的方法
本文所提供的另一方面是形成EMI屏蔽件的方法。在一些实施方案中，该方法包括：获得涂层，该涂层包含：基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂；将涂层施加到基板上；以及干燥基板上的涂层，以形成EMI屏蔽涂层。
在一些实施方案中，获得涂层包括将清漆涂层和活化剂涂层混合，其中清漆涂层和活化剂涂层均包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂，其中活化剂涂层进一步包括用于固化涂层的活化剂。在一些实施方案中，将清漆涂层和活化剂涂层混合导致EMI屏蔽涂层固化。
在一些实施方案中，该方法包括：形成涂层，该涂层包括：基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂；将涂层沉积在基板上；以及干燥基板上的涂层，以形成EMI屏蔽涂层。
在一些实施方案中，涂层的形成包括：混合涂层；分解涂层中的附聚物；从涂层中去除气泡；或其任何组合。在一些实施方案中，混合通过声学混合器进行。在一些实施方案中，涂层中的附聚物的分解通过高剪切混合器进行。在一些实施方案中，气泡从涂层中的去除通过真空混合器进行。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层的黏度使其能够通过空气喷涂施加到基板。在一些实施方案中，进行涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项，直到涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，进行涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项，直到涂层具有约25cP至约50cP、约25cP至约100cP、约25cP至约250cP、约25cP至约500cP、约25cP至约750cP、约25cP至约1,000cP、约25cP至约2,000cP、约25cP至约4,000cP、约25cP至约6,000cP、约25cP至约8,000cP、约50cP至约100cP、约50cP至约250cP、约50cP至约500cP、约50cP至约750cP、约50cP至约1,000cP、约50cP至约2,000cP、约50cP至约4,000cP、约50cP至约6,000cP、约50cP至约8,000cP、约100cP至约250cP、约100cP至约500cP、约100cP至约750cP、约100cP至约1,000cP、约100cP至约2,000cP、约100cP至约4,000cP、约100cP至约6,000cP、约100cP至约8,000cP、约250cP至约500cP、约250cP至约750cP、约250cP至约1,000cP、约250cP至约2,000cP、约250cP至约4,000cP、约250cP至约6,000cP、约250cP至约8,000cP、约500cP至约750cP、约500cP至约1,000cP、约500cP至约2,000cP、约500cP至约4,000cP、约500cP至约6,000cP、约500cP至约8,000cP、约750cP至约1,000cP、约750cP至约2,000cP、约750cP至约4,000cP、约750cP至约6,000cP、约750cP至约8,000cP、约1,000cP至约2,000cP、约1,000cP至约4,000cP、约1,000cP至约6,000cP、约1,000cP至约8,000cP、约2,000cP至约4,000cP、约2,000cP至约6,000cP、约2,000cP至约8,000cP、约4,000cP至约6,000cP、约4,000cP至约8,000cP或约6,000cP至约8,000cP的黏度，包括其中的增量。在一些实施方案中，进行涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项，直到涂层具有约25cP、约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP、约6,000cP或约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，进行涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项，直到涂层具有至少约25cP、约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP或约6,000cP的黏度。在一些实施方案中，进行涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项，直到涂层具有至多约50cP、约100cP、约250cP、约500cP、约750cP、约1,000cP、约2,000cP、约4,000cP、约6,000cP或约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。在一些实施方案中，涂层中的附聚物的分解和气泡从涂层中的去除中的至少一项使得能够形成可以通过各种方法和/或装置施加到基板的EMI屏蔽涂层。
在一些实施方案中，将设定厚度的涂层沉积在基板上。在一些实施方案中，将设定厚度的涂层涂在基板上。在一些实施方案中，将涂层沉积在基板上包括使用涂布机将涂层沉积在基板上。在一些实施方案中，涂布机是狭缝式涂布机、台式(table-top)涂布机或两者。在一些实施方案中，涂层通过喷涂施加到基板上。在一些实施方案中，涂层通过空气喷涂施加到基板上。在一些实施方案中，基板和涂层带相反的电荷，以实现基板的均匀涂覆并减少损失涂料的量。
在一些实施方案中，该方法进一步包括压延EMI屏蔽件。在一些实施方案中，压延通过辊对辊压延机进行。在一些实施方案中，干燥基板上的涂层包括干燥基板上的涂层、固化基板上的涂层或两者。在一些实施方案中，干燥基板上的涂层在约20℃至约120℃的温度下进行。在一些实施方案中，干燥基板上的涂层在室温下进行。在一些实施方案中，干燥基板上的涂层进行约15分钟至约60分钟的时间。在一些实施方案中，通过加热灯进行干燥。在一些实施方案中，干燥基板上的涂层的进行约0.5天至约21天的时间。在一些实施方案中，固化基板上的涂层在约120℉至约160℉的温度下进行。在一些实施方案中，固化基板上的涂层进行约15分钟至约30分钟的时间段。
在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在金属芯周围形成涂层的第二金属。在一些实施方案中，第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且第二金属包括银。在一些实施方案中，金属纳米材料包括形态，该形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。在一些实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。
在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂和粘合剂的EMI屏蔽涂层具有从5％w/w至85％w/w的基于金属的导电添加剂。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂和粘合剂的EMI屏蔽涂层具有至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％的基于金属的导电添加剂，包括其中的增量。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂和粘合剂的EMI屏蔽涂层具有至多约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％的基于金属的导电添加剂，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于金属的导电添加剂在EMI屏蔽涂层中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂和粘合剂的EMI屏蔽涂层具有从20％w/w至95％w/w的粘合剂。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂和粘合剂的EMI屏蔽涂层具有至少约20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％w/w的粘合剂。在一些实施方案中，包括基于金属的导电添加剂和粘合剂的EMI屏蔽涂层具有至多约30％、40％、50％、60％、70％、80％或95％w/w的粘合剂。在一些实施方案中，粘合剂在EMI屏蔽涂层中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。在一些实施方案中，涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯。在一些实施方案中，涂层稀释剂在沉积于基板上后立即构成5％w/w至约90％w/w的涂层。在一些实施方案中，涂层稀释剂在沉积于基板上后立即构成至少约5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％w/w的涂层，包括其中的增量。在一些实施方案中，涂层稀释剂在沉积于基板上后立即构成至多约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％w/w的涂层，包括其中的增量。在一些实施方案中，涂层稀释剂在EMI屏蔽涂层中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。在一些实施方案中，黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层进一步包括基于碳的添加剂。在一些实施方案中，基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。在一些实施方案中，基于碳的添加剂构成0.01％w/w至5％w/w的涂层。在一些实施方案中，基于碳的添加剂构成至少约0.01％、0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％或4％的涂层，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂构成至多约0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％或5％的涂层，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂在EMI屏蔽涂层中的百分比实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。
在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有大于1,000m2/g、1,250m2/g、1,500m2/g、1,750m2/g、2,000m2/g或更大的比表面积。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有约1,000S/m至约4,000S/m的电导率。在一些实施方案中，石墨烯和氧化石墨烯中的至少一种具有至少约1,000S/m、1,500S/m、2,000S/m、2,500S/m、3,000S/m、3,500S/m或约4,000S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，碳纳米管具有大于约100S/m、110S/m、120S/m、130S/m、140S/m、150S/m、160S/m、170S/m、180S/m或200S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2m2/g至约16m2/g的比表面积。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有至少约2m2/g、4m2/g、6m2/g、8m2/g、10m2/g、12m2/g或14m2/g的比表面积，包括其中的增量。
在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有约2um至约30um的平均粒度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有至少约2um、5um、10um、15um、20um或约25um的平均粒度，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂具有至多约5um、10um、15um、20um、约25um或约30um的平均粒度，包括其中的增量。在一些实施方案中，基于碳的添加剂的平均粒径实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时维持使其能够通过空气喷涂施加到基板的黏度。在一些实施方案中，基于碳的添加剂的平均粒径实现其高电导率、低薄层电阻和高屏蔽效能，同时阻止空气喷涂期间的颗粒堵塞。
EMI屏蔽效能测试
虽然本领域技术人员已知的各种设备或方法可用于测试样品210的电磁干扰(EMI)屏蔽效能，图2示出了EMI屏蔽效能测试设备200的示意图。如所示出的，设备200包括由EMI屏蔽样品210隔开的发射天线221和接收天线222。进一步如所示出的，发射天线221发出未衰减信号231，而EMI屏蔽样品210阻挡除衰减信号232外的所有信号到达接收天线222。EMI屏蔽样品210的屏蔽效能可以确定为未衰减信号231与衰减信号232的功率之差。
在一些实施方案中，根据图2，发射天线221容纳在第一屏蔽外壳241内，且接收天线222容纳在第二屏蔽外壳242内。可替代地，在一些实施方案中，仅发射天线221容纳在第一屏蔽外壳241内，而接收天线222不容纳在第二屏蔽外壳242内。可替代地，在一些实施方案中，仅接收天线222容纳在第二屏蔽外壳242内，其中发射天线221不容纳在第一屏蔽外壳241内。
在一些实施方案中，发射天线221接收来自信号发生器的未衰减信号231。在一些实施方案中，发射天线221接收来自功率放大器的未衰减信号231，该功率放大器接收来自信号发生器的未衰减信号231。在一些实施方案中，接收天线222将衰减信号232传输至频谱分析仪、信号分析仪或其任何组合。
在一些实施方案中，发射天线221和接收天线222对齐，使得未衰减信号231和衰减信号232均垂直于EMI屏蔽样品210。在一些实施方案中，发射天线221和接收天线222对齐，使得未衰减信号231和衰减信号232在EMI屏蔽样品210的中心发射。在一些实施方案中，发射天线221与EMI屏蔽样品210分开约50cm。在一些实施方案中，接收天线222与EMI屏蔽样品210分开约50cm。在一些实施方案中，发射天线221和接收天线222彼此分开约100cm。
EMI屏蔽性能
图7-图9分别示出了第一、第二和第三示例性EMI屏蔽件的屏蔽效能的图。
在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约10S/m至约20,000S/m的电导率。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有至少约10S/m、25S/m、50S/m、100S/m、250S/m、500S/m、1,000S/m、2,500S/m、5,000S/m、10,000S/m或15,000S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有至多约0.2ohm/sq、0.5ohm/sq、1ohm/sq、5ohm/sq、10ohm/sq、50ohm/sq、100ohm/sq、200ohm/sq、300ohm/sq、400ohm/sq、500ohm/sq、600ohm/sq、700ohm/sq、800ohm/sq或900ohm/sq的薄层电阻，包括其中的增量。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，EMI屏蔽件具有至少约0℃、10℃、25℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃或400℃的操作温度。
在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约10kHz至约40GHz的频率范围内具有约10dB至约130dB的屏蔽效能。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约10kHz至约40GHz的频率范围内具有约10dB至约130dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约10kHz至约400kHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约500kHz至约30MHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层的厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在约40MHz至约1GHz的频率范围内具有约10dB至约100dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在2GHz至18GHz的频率范围内具有约30dB至约120dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中，EMI屏蔽件在19GHz至40GHz的频率范围内具有约50dB至约130dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。
EMI屏蔽涂层性能
图4-图6分别示出了第一、第二和第三示例性EMI屏蔽件的屏蔽效能的图。
在一些实施方案中EMI屏蔽涂层在干燥时具有约10S/m至约20,000S/m的电导率。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在干燥时具有至少约10S/m、25S/m、50S/m、100S/m、250S/m、500S/m、1,000S/m、2,500S/m、5,000S/m、10,000S/m或15,000S/m的电导率，包括其中的增量。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在干燥时具有约0.1ohm/sq至约1,000ohm/sq的薄层电阻。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在干燥时具有至多约0.2ohm/sq、0.5ohm/sq、1ohm/sq、5ohm/sq、10ohm/sq、50ohm/sq、100ohm/sq、200ohm/sq、300ohm/sq、400ohm/sq、500ohm/sq、600ohm/sq、700ohm/sq、800ohm/sq或900ohm/sq的薄层电阻，包括其中的增量。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在干燥时具有约0℃至约400℃的操作温度。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在干燥时具有至少约0℃、10℃、25℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃或400℃的操作温度。
在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在干燥时在约10kHz至约40GHz的频率范围内具有约10dB至约130dB的屏蔽效能。在一些实施方案中，EMI屏蔽涂层在干燥时在约10kHz至约40GHz的频率范围内具有约10dB至约130dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层在干燥涂层时在干燥时厚度小于约150um。在一些实施方案中EMI屏蔽涂层在干燥时在约10kHz至约400kHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层在干燥涂层时在干燥时厚度小于约150um。在一些实施方案中EMI屏蔽涂层在干燥时在约500kHz至约30MHz的频率范围内具有约20dB至约100dB的屏蔽效能，其中EMI屏蔽涂层在干燥涂层时在干燥时厚度小于约150um。在一些实施方案中EMI屏蔽涂层在干燥时在约40MHz至约1GHz的频率范围内具有约10dB至约100dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中EMI屏蔽涂层在干燥时在2GHz至18GHz的频率范围内具有约30dB至约120dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。在一些实施方案中EMI屏蔽涂层在干燥时在19GHz至40GHz的频率范围内具有约50dB至约130dB的屏蔽效能，其中膜厚度小于约150um。
EMI涂层的某些实施方案
根据下表1创建第一、第二和第三EMI涂层。
表1
根据下表2创建第四、第五、第六和第七EMI涂层。
表2
第四EMI屏蔽涂层是使用机械搅拌器以约6,0000rpm至约8,000的速度在约1分钟至约10分钟的时间段内，通过将粘合剂的第一部分、粘合剂的第二部分、基于金属的导电添加剂和基于碳的导电添加剂组合而制成。添加黏度调节剂后，将第四EMI屏蔽涂层以约100rpm至约250rpm的速度进一步搅拌约15分钟至约60分钟。
第五EMI屏蔽涂层是通过将粘合剂、基于金属的导电添加剂和基于碳的导电添加剂组合，并手动摇晃组合成分约1分钟至约10分钟的时间段而制成。此后添加黏度调节剂。添加水以调整涂料的稠度，以获得最佳喷涂条件。
第六EMI屏蔽涂层是通过将粘合剂、基于金属的导电添加剂和基于碳的导电添加剂组合，并搅动组合成分约15分钟至约60分钟的时间段内而制成。此后添加黏度调节剂。添加水以调整涂料的稠度，以获得最佳喷涂条件。
第七EMI屏蔽涂层是使用机械搅拌器以约100rpm至约250rpm的速度在约5分钟至约20分钟的时间段内，通过将粘合剂的第一部分、粘合剂的第二部分、第一部分基于金属的导电添加剂和基于碳的导电添加剂组合而制成。添加黏度调节剂后，将第四EMI屏蔽涂层以约6,000rpm至约8,000rpm的速度进一步搅拌约1分钟至约10分钟。添加第二部分基于金属的导电添加剂后，将溶液以约100rpm至约250rpm的速度在约1分钟至约10分钟的时间段内混合。在150-200rpm下5min。
EMI屏蔽件的某些实施方案
根据下表3，使用的第一、第二和第三屏蔽样品由上表1中所述的EMI涂层创建，并使用本文所述的设备测试屏蔽效能。
表3
根据下表4，第四、第五、第六和第七屏蔽样品是由上表2的EMI涂层样品创建，并使用本文所述的设备测试屏蔽效能。
表4
通过在基板上喷涂多层第四示例性EMI涂层，在约120℉至约160℉的温度下固化基板上的EMI涂层约15分钟至约30分钟，并在室温下干燥基板上的EMI涂层约0.5天至约21天，形成第四示例性屏蔽样品。图13A-图13B示出了示例性的第四EMI屏蔽件的低放大倍率和高放大倍率扫描电子显微镜(SEM)图像。图14A-图14B示出了示例性第四EMI屏蔽件的低放大倍率和高放大倍率显微镜图像。图15A-图15B示出了示例性第四EMI屏蔽件的二维和三维高度图。图16示出了示例性第四EMI屏蔽件的热流和重量作为温度的函数的图。
第五示例性屏蔽样品通过在基板上空气喷涂第五示例性EMI涂层而形成。图17A-图17B示出了示例性第五EMI屏蔽件的低放大倍率和高放大倍率扫描电子显微镜(SEM)图像。图18A-图18B示出了示例性第五EMI屏蔽件的二维和三维高度图。图21示出了示例性第五EMI屏蔽件的热流和重量作为温度的函数的图。图19A-图19B示出了通过用刮刀将第五示例性EMI涂层施加在基板上而形成的示例性EMI屏蔽件的低放大倍率和高放大倍率扫描电子显微镜(SEM)图像。图20A-图20B示出了通过用刮刀将第五示例性EMI涂层施加在基板上而形成的示例性EMI屏蔽件的二维和三维高度图。图21示出了示例性第五EMI屏蔽件的热流和重量作为温度的函数的图。
第六示例性屏蔽样品通过使用台式涂布机将第六示例性EMI涂层施加到基板而形成。图22A-图22B示出了示例性第六EMI屏蔽件的低放大倍率和高放大倍率扫描电子显微镜(SEM)图像。图23A-图23B示出了示例性第六EMI屏蔽件的低放大倍率和高放大倍率显微镜图像。图24A-图24B示出了示例性第六EMI屏蔽件的二维和三维高度图。图25示出了示例性第六EMI屏蔽件的热流和重量作为温度的函数的图。
第七示例性屏蔽样品通过用刮刀将第七示例性EMI涂层施加到基板而形成。第八示例性屏蔽样品通过在基板上喷涂多层第七示例性EMI涂层而形成，其中第七示例性EMI涂层通过加热灯在每层之间干燥约15分钟至约60分钟。此后，将基板上的EMI涂层在约120℉至约160℉的温度下固化约15分钟至约60分钟，并在室温下干燥约0.5天至约21天。
图26示出了示例性第四、第五和第六EMI屏蔽样品的传导性的图。图27示出了示例性第四、第五和第六EMI屏蔽样品的屏蔽效能与频率的图。
术语和定义
除非另有定义，否则本文中使用的所有技术术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指代物，除非上下文另有明确规定。除非另有说明，否则本文中对“或”的任何提及旨在涵盖“和/或”。
如本文所用，术语“约”是指接近所述量的10％、5％或1％的量，包括其中的增量。
如本文所用，关于百分比的术语“约”是指大于或小于所述百分比10％、5％或1％的量，包括其中的增量。
如本文所用，短语“至少一个/种”、“一个/种或多个/种”和“和/或”是开放式表述，它们在使用时既是联合的又是分离的。例如，表述“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”和“A、B和/或C”中的每一个是指“单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起，或A、B和C一起”。
尽管本文已经示出和描述了本公开的优选实施方案，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，这些实施方案仅作为示例提供。本领域技术人员现在将想到许多变化、改变和替换，而不背离本公开。应理解，在实践本公开时可以采用本文描述的本公开的实施方案的各种替代。

Claims (47)

1.一种EMI屏蔽件，其包括：
a)基板；
b)基于金属的导电添加剂；以及
c)与所述基于金属的导电添加剂合并并且作为EMI屏蔽涂层沉积在所述基板上的粘合剂。
2.根据权利要求1所述的EMI屏蔽件，其中所述基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。
3.根据权利要求2所述的EMI屏蔽件，其中所述金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在所述金属芯周围形成涂层的第二金属。
4.根据权利要求3所述的EMI屏蔽件，其中所述第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且所述第二金属包括银。
5.根据权利要求2所述的EMI屏蔽件，其中所述金属纳米材料包括形态，所述形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。
6.根据权利要求1所述的EMI屏蔽件，其中所述EMI屏蔽涂层中所述基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。
7.根据权利要求1所述的EMI屏蔽件，其中所述EMI屏蔽涂层中所述粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。
8.根据权利要求1所述的EMI屏蔽件，其中粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。
9.根据权利要求1所述的EMI屏蔽件，其中所述EMI屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。
10.根据权利要求9所述的EMI屏蔽件，其中所述涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯、丙酮或其任何组合。
11.根据权利要求9所述的EMI屏蔽件，其中所述EMI屏蔽涂层中所述涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。
12.根据权利要求1所述的EMI屏蔽件，其中所述EMI屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。
13.根据权利要求12所述的EMI屏蔽件，其中所述黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。
14.根据权利要求1所述的EMI屏蔽件，其进一步包括基于碳的添加剂。
15.根据权利要求14所述的EMI屏蔽件，其中所述EMI屏蔽涂层中所述基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％。
16.根据权利要求14所述的EMI屏蔽件，其中所述基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。
17.一种EMI屏蔽涂层，其包括：
a)基于金属的导电添加剂；
b)粘合剂；以及
c)溶剂，所述溶剂与所述基于金属的导电添加剂和所述粘合剂合并以形成所述EMI屏蔽涂层。
18.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层包括清漆涂层和活化剂涂层，其中将所述清漆涂层和所述活化剂涂层混合导致所述EMI屏蔽涂层固化。
19.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中所述基于金属的导电添加剂是包含镍、铜、银、镍、锌、铝、锡或金的金属纳米材料。
20.根据权利要求19所述的EMI屏蔽涂层，其中所述金属纳米材料包括形成金属芯的第一金属和在所述金属芯周围形成涂层的第二金属。
21.根据权利要求20所述的EMI屏蔽涂层，其中所述第一金属包括铝、镍、铜或铁，并且所述第二金属包括银。
22.根据权利要求19所述的EMI屏蔽涂层，其中所述金属纳米材料包括形态，所述形态包括纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米花、纳米薄片、纳米纤维、纳米片、纳米带、纳米立方体、双锥体、纳米盘、纳米板、纳米枝晶、纳米叶、纳米球、量子球、量子点、纳米弹簧、纳米片材、多孔纳米片材、纳米网或其任何组合。
23.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层中所述基于金属的导电添加剂的w/w浓度为约5％至约95％。
24.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层中所述粘合剂的w/w浓度为约20％至约95％。
25.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中粘合剂包括醇酸树脂、丙烯酸、乙烯基丙烯酸、醋酸乙烯/乙烯(VAE)、聚氨酯、聚乙烯、聚酯、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸、三聚氰胺、硅烷、硅氧烷或其任何组合。
26.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层进一步包括涂层稀释剂。
27.根据权利要求26所述的EMI屏蔽涂层，其中所述涂层稀释剂包括丙酮、4-氯-α,α,α-三氟甲苯、丙酮或其任何组合。
28.根据权利要求26所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层中所述涂层稀释剂的w/w浓度为约5％至约90％。
29.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层进一步包括黏度调节剂。
30.根据权利要求29所述的EMI屏蔽涂层，其中所述黏度调节剂包括丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、乙醇、二甲苯、石油、乙酸正丁酯、庚烷-2-酮、4-异氰酸基磺酰基甲苯、乙酸-2-甲氧基-1-甲基乙酯或其组合。
31.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其进一步包括基于碳的添加剂。
32.根据权利要求31所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层中所述基于碳的添加剂的w/w浓度为约0.01％至约5％w/w。
33.根据权利要求31所述的EMI屏蔽涂层，其中所述基于碳的添加剂包括石墨、石墨烯、还原石墨烯、炭黑、卡博特碳、碳纳米管、官能化碳纳米管或其任何组合。
34.根据权利要求17所述的EMI屏蔽涂层，其中所述EMI屏蔽涂层具有小于约150um的厚度。
35.一种形成EMI屏蔽件的方法，其包括：
a)形成涂层，所述涂层包括基于金属的导电添加剂、粘合剂和溶剂；
b)将所述涂层沉积在基板上；以及
c)干燥所述基板上的所述涂层，以形成EMI屏蔽涂层。
36.根据权利要求35所述的方法，其中将设定厚度的所述涂层沉积在所述基板上。
37.根据权利要求35所述的方法，其中干燥所述基板上的所述涂层包括在约20℃至约120℃的温度下干燥。
38.根据权利要求35所述的方法，其中所述涂层的所述形成包括：
a)混合所述涂层；
b)分解所述涂层中的附聚物；
c)从所述涂层中去除气泡；或
d)其任何组合。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述混合通过声学混合器进行。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述涂层中的所述附聚物的所述分解通过高剪切混合器进行。
41.根据权利要求38所述的方法，其中所述气泡从所述涂层中的所述去除通过真空混合器进行。
42.根据权利要求35所述的方法，其中将所述涂层沉积在基板上包括用涂布机将所述涂层沉积在所述基板上。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述涂布机是狭缝式涂布机。
44.根据权利要求38所述的方法，其中进行所述涂层中的所述附聚物的所述分解和所述气泡从所述涂层中的所述去除中的至少一项，直到所述涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。
45.根据权利要求35所述的方法，其中所述涂层具有约25cP至约8,000cP的黏度。
46.根据权利要求35所述的方法，其进一步包括压延所述EMI屏蔽件。
47.根据权利要求46所述的方法，其中压延通过辊对辊压延机进行。
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