一种电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于电磁屏蔽材料加工领域，具体涉及一种电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着电子器件及设备向高频高速化发展，电磁泄露或电磁干扰的问题也日趋严重。在受保护体和电磁波辐射源之间用电磁屏蔽材料进行阻隔是工程实践中解决电磁波泄露或电磁波干扰的简单有效方法。发生电磁波泄露进而对受体产生电磁干扰的区域主要发生在设备的闭合处，这些地方主要采用加塞导电胶条、导电泡棉(泡沫)等方式进行电磁屏蔽。同时，为了能长时间保持稳定的电磁屏蔽效果，这些屏蔽材料还须具有良好的压缩性能。目前，这些电磁屏蔽材料主要采用提高材料电导率的方法使自身获得良好电磁屏蔽性能，但由于增加了空气与材料表面的阻抗不匹配度，屏蔽材料对电磁波进行大量反射，极易对内置电子线路及元器件产生电磁波的二次污染，影响电子设备正常工作。

CN111138836A公开了一种柔性电磁屏蔽复合材料及其制备方法。具体提供了一种柔性电磁屏蔽复合材料，由如下重量份的组分制成：三维分形银枝晶25-50份；柔性聚合物材料50-75份；所述三维分形银枝晶是指一级分形结构呈现三维辐射状、二级和三级分形结构具有微纳米尺度的银粉。在填充率25-50wt％的条件下，电磁屏蔽效能介于40-80dB，20％拉伸应变下屏蔽效能介于30-70dB，单位厚度屏蔽效能高达400-1500dB·mm

CN109591391A公开了一种低反射高屏蔽梯度结构泡沫材料及其制备方法。其通过液氮冷冻干燥法分别制备以冰晶为模板的具有取向泡孔结构的石墨烯负载四氧化三铁纳米粒子泡沫，碳纳米管泡沫，通过共混浇注烘干制备四角针状氧化锌晶须纳米粒子负载银薄膜，最后通过胶粘剂将三者复合得到具有梯度层状结构的电磁屏蔽泡沫，有效减少电磁波反射的情况下，显著提高复合泡沫材料的电导率和电磁屏蔽性能。该泡沫材料的电磁屏蔽效能仍有待提高且回弹性能较差。

因此，开发一种高屏蔽、低反射及可压缩的新型电磁屏蔽泡沫显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用，尤其提供一种低反射高屏蔽可压缩的电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种电磁屏蔽泡沫，所述电磁屏蔽泡沫的制备原料包括：三维分形银枝晶、碳纳米管和柔性聚合物材料。

本发明选用具有三维辐射生长的分形银粉(三维分形银枝晶)及碳纳米管作为导电填料，柔性聚合物作为树脂基体，结合逐层浇注冷凝和冷冻干燥技术制出具有导电梯度的层状泡沫。通过合理构筑导电网络，大幅降低电磁波反射，同时获得优异的屏蔽效能。当电磁波沿着正导电梯度方向传播至层状泡沫，界面处对电磁波的反射大大减小，入射波在泡沫内部不断反射和吸收，随着入射深度的增加，反射波与泡沫内壁作用的路径也不断增加，结果是绝大部分入射波在泡沫内部被消耗，使泡沫同时获得优异的电磁屏蔽效能及十分低下的反射系数，泡沫的电磁屏蔽性能表现十分优异。

其中，三维分形银枝晶丰富的分形组织增加了导电网络与电磁波相互作用的位点；分形组织洁净的纳米结构使银枝晶可在较低的温度下进行烧结、实现冶金结合，提高复合材料的导电性能。选用碳纳米管做另一导电填充相则主要是为了便于控制导电梯度，以便降低电磁波的反射并增加电磁波的吸收。同时，较低的渗流阈值可提高树脂粘结相的比例，使层状泡沫获得良好的压缩性能。

优选地，所述电磁屏蔽泡沫的制备原料按重量份数计包括：三维分形银枝晶5.8-12.4份、碳纳米管4.0-6.0份和柔性聚合物材料81.6-90.2份。

在本发明中，通过合理构筑导电网络，大幅提升屏蔽效能的同时，大幅降低导电填料的用量，泡沫中三维分形银枝晶和碳纳米管的填充率分别仅为5.8-12.4份和4.0-6.0份，泡沫的制备成本低廉，经济价值高。

所述电磁屏蔽泡沫的制备原料中，三维分形银枝晶重量份数为5.8-12.4份，例如可以是5.8份、6.0份、6.5份、7.0份、7.5份、8.0份、8.5份、9.0份、9.5份、10.0份、10.5份、11.0份、11.5份、12份、12.4份等。

所述电磁屏蔽泡沫的制备原料中，碳纳米管重量份数为4.0-6.0份，例如可以是4.0份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份、5.0份、5.2份、5.4份、5.6份、5.8份、6.0份等。

所述电磁屏蔽泡沫的制备原料中，柔性聚合物材料重量份数为81.6-90.2份，例如可以是81.6份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份、89份、90份、90.2份等。

优选地，所述三维分形银枝晶是指一级分形结构呈现三维辐射生长，且二、三级分形组织的尖端处具有丰富纳米结构的银粉。

在本发明中所述三维分形银枝晶使用羟胺还原硝酸银技术制出的三维分形银枝晶，其具有整体结构呈三维辐射、分形组织丰富及表面洁净的特点。在复合材料中三维辐射的形貌特性使银枝晶占据更多的自由空间，进而使复合材料获得更低的渗流阈值；丰富的分形组织增加了导电网络与电磁波相互作用的位点；分形组织洁净的纳米结构使银枝晶可在较低的温度下进行烧结、实现冶金结合，提高复合材料的导电性能。因此，三维分形银枝晶非常适合用于制备低填充高导电的复合材料，并应用于高效电磁屏蔽中。

优选地，所述三维分形银枝晶是指采用硝酸银溶液与羟胺以摩尔比1:4～1:16混合制出，一级分形结构呈现三维辐射生长，二、三级分形组织的尖端处具有丰富纳米结构的银粉。

优选地，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管(SWCNT)和/或多壁碳纳米管(MWCNT)。

优选地，所述柔性聚合物材料选自热塑性聚氨酯(TPU)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述电磁屏蔽泡沫由下至上依次包括：三维分形银枝晶聚合物层、第一碳纳米管聚合物层、第二碳纳米管聚合物层和第三碳纳米管聚合物层。

优选地，所述第一碳纳米管聚合物层中碳纳米管的含量＞第二碳纳米管聚合中碳纳米管的含量＞第三碳纳米管聚合物层中碳纳米管的含量。

本发明选用三维分形银枝晶作为层状泡沫中最底层的导电填料，碳纳米管作为第二至第四层的导电填料，柔性聚合物作为每一层的聚合物基体，通过逐层浇注冷凝并结合冷冻干燥技术制备具有导电梯度的层状泡沫。该泡沫具有低反射、高屏蔽和可压缩的特点，特别适合于电子设备和器件在闭合处的电磁屏蔽。

优选地，所述第一碳纳米管聚合层和第二碳纳米管聚合物层中碳纳米管含量之差为2.0-4.0％，例如可以是2.0％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3.0％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％等。

优选地，所述第二碳纳米管聚合物层和第三碳纳米管聚合中碳纳米管的含量之差为2.0-4.0％，例如可以是2.0％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3.0％、3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％等。

优选地，所述电磁屏蔽泡沫的屏蔽效能为60-100dB，例如可以是60dB、65dB、70dB、75dB、80dB、82dB、84dB、86dB、88dB、90dB、92dB、94dB、96dB、98dB、100dB等。

优选地，所述电磁屏蔽泡沫的反射系数在0.15以下，例如可以是0.15、0.14、0.13、0.12、0.11、0.10、0.08、0.07、0.06、0.05等。

优选地，所述电磁屏蔽泡沫的厚度为2.0-4.0mm，例如可以是2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3.0mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4.0mm等。

优选地，所述电磁屏蔽泡沫的最大压缩应变在50％以下，例如可以是50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％等。

优选地，所述电磁屏蔽泡沫在100次循环压缩后，回弹率在85％以上，例如可以是85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％等，电磁屏蔽效能的变化值在10dB以下，例如可以是10dB、9dB、8dB、7dB、6dB、5dB、4dB、3dB、2dB、1dB等。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的电磁屏蔽泡沫的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶配置成三维分形银枝晶悬浊液；将碳纳米管分散于柔性聚合物材料的溶液中，配置得到碳纳米管浆料；

(2)将步骤(1)得到的三维分形银枝晶悬浊液进行浇注后烧结，再采用柔性聚合物材料的溶液进行润湿，形成三维分形银枝晶聚合物层；

(3)在步骤(2)得到的三维分形银枝晶聚合物层上方浇注步骤(1)得到的碳纳米管浆料，待凝固后冷冻干燥，得到所述电磁屏蔽泡沫。

优选地，所述三维分形银枝晶悬浊液中包括三维分形银枝晶、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和醇溶剂。

优选地，步骤(1)中，所述三维分形银枝晶悬浊液中，所述三维分形银枝晶的固含量为1.0-2.0％，例如可以是1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％等。

优选地，所述三维分形银枝晶悬浊液中，所述聚乙烯吡咯烷酮的添加量占所述三维分形银枝晶的质量的0.1-1.0％，例如可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％等。

优选地，所述三维分形银枝晶悬浊液中，所述醇溶剂选自乙醇。

优选地，步骤(1)中，所述柔性聚合物材料的溶液中包括质量比为(4-6):100的柔性聚合物材料和溶剂，例如可以是4:100、4.2:100、4.4:100、4.6:100、4.8:100、5:100、5.2:100、5.4:100、5.6:100、5.8:100、6:100等。

优选地，所述溶剂为1,4-二氧六环。

优选地，步骤(1)中，配置三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料，包括：绝干质量分数为7.5-9.0wt％(例如可以是7.5wt％、7.6wt％、7.8wt％、8.0wt％、8.2wt％、8.4wt％、8.6wt％、8.8wt％、9.0wt％等)的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为5.0-7.0wt％(例如可以是5.0wt％、5.2wt％、5.4wt％、5.6wt％、5.8wt％、6.0wt％、6.2wt％、6.4wt％、6.6wt％、6.8wt％、7.0wt％等)的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为3.0-4.5wt％(例如可以是3.0wt％、3.2wt％、3.4wt％、3.6wt％、3.8wt％、4.0wt％、4.2wt％、4.5wt％等)的第三碳纳米管浆料。

在本发明中，将不同质量的碳纳米管分散于柔性聚合物溶液中，配置得到具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料。其中，“绝干质量分数”指的是[碳纳米管的质量/(碳纳米管的质量+柔性聚合物的质量)]×100％。

优选地，步骤(2)中，所述烧结的温度为150-180℃，例如可以是150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃等，所述烧结的时间为1.0-2.0h，例如可以是1.0h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2.0h等。

优选地，步骤(2)中，所述三维分形银枝晶悬浊液和柔性聚合物材料的溶液的质量比为(5-8):1，例如可以是5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1等。

优选地，步骤(2)中，所述柔性聚合物材料的溶液中包括质量比为(4-6):100的柔性聚合物材料和溶剂，例如可以是4:100、4.2:100、4.4:100、4.6:100、4.8:100、5:100、5.2:100、5.4:100、5.6:100、5.8:100、6:100等。

在本发明中，步骤(2)具体为：将一定质量的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平的凹槽，然后自然干燥使溶剂挥发，形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在150-180℃条件下烧结1.0-2.0h，最后用少量柔性聚合物溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层。

优选地，所述溶剂为1,4-二氧六环。

优选地，步骤(3)中，所述浇注的具体步骤为：将步骤(1)得到的碳纳米管浆料浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置后冷却凝固。

优选地，步骤(3)中，所述浇注的具体步骤为：将第一碳纳米管浆料浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置5-20min(例如可以是5min、6min、8min、10min、12min、14min、16min、18min、20min等)后，将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上冷却凝固，形成第一碳纳米管聚合层；再采用相同的方法依次将第二碳纳米管浆料和第三碳纳米管浆料进行浇注冷凝。

在本发明中，将一定浓度和质量的碳纳米管/聚合物浆料缓慢浇注至盛有银枝晶/柔性聚合物层的凹槽，静置使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使第一层浆料刚好凝固。接着，往凝结物缓慢浇注相同质量但浓度较小的碳纳米管/聚合物浆料，用相同的方式使第二、三层浆料刚好凝固。本发明中通过逐层浇注冷凝并降低浆料浓度的方式，可形成具有负导电梯度的碳纳米管/聚合物凝固层。

优选地，步骤(3)中，所述冷冻干燥的温度为-60～-40℃，例如可以是-40℃、-45℃、-50℃、-55℃、-60℃等，所述冷冻干燥的压力为40-60Pa，例如可以是40Pa、45Pa、50Pa、55Pa、60Pa等。

优选地，步骤(3)中，所述冷冻干燥的时间为2-3天。

第三方面，本发明提供一种如第二方面所述的电磁屏蔽泡沫在制备电子器件中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明以三维分形银枝晶和碳纳米管作为导电填料，以柔性聚合物材料作为基体材料，合理构筑导电网络，大幅降低电磁波反射，同时获得优异的屏蔽效能；

(2)本发明大幅降低所述电磁屏蔽泡沫中三维分形银枝晶和碳纳米管两种导电填料的用量，泡沫的制备成本低廉，经济价值高；

(3)三维分形银枝晶原料易于制备和储存，制备层状泡沫的方法简单易行，有利于该技术的推广使用；

(4)本发明所述电磁屏蔽泡沫的屏蔽效能为60-100dB，反射系数在0.25以下，厚度为2.0-4.5mm；在最大压缩应变为20-50％下，经100次循环压缩后，回弹率在85％以上，电磁屏蔽效能的变化值在10dB以下。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

以下实施例中各组分来源如下所示：三维分形银枝晶(自制)、SWCNT购于(深圳烯湾公司，直径：6-14nm，长度20-75μm)、MWCNT购于(厂家：阿拉丁公司、内径：3-5nm，外径：8-15nm，长度：～50μm)、TPU购于(厂家：巴斯夫、牌号85A)、SBS购于(厂家：中国石化巴陵石化分公司、牌号75A)、SEBS购于(厂家：中国石化巴陵石化分公司、牌号80A)。

三维分形银枝晶为实验室自制，具体地，在室温下采用羟胺还原硝酸银溶液的方法获得，硝酸银与羟胺溶液的摩尔浓度比为1:4，在震荡条件下将反应液进行等流量混合(5mL/min)。反应结束后，分别用去离子水和酒精各洗3次，然后置于冷冻干燥机中进行干燥，即可获得三维分形银枝晶粉体。

实施例1

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；

将SWCNT超声分散于TPU溶液中，配置得到三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将5.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在150℃下烧结1.0h，最后用1.0g TPU溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将6.5g的绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.5g绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.5g绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

实施例2

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为1.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；

将MWCNT超声分散于SBS溶液中，配置得到三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为7.5wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为4.5wt％的第三碳纳米管浆料，其中SBS溶液为质量比为5:100的SBS与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将8.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在160℃下烧结1.5h，最后用1.0g SBS溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中SBS溶液为质量比为5:100的SBS与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将6.0g的绝干质量分数为7.5wt％的第一碳纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.0g绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.0g绝干质量分数为4.5wt％的第三碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

实施例3

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；

将SWCNT超声分散于TPU溶液中，配置得到三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为8.0wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为4.0wt％的第三碳纳米管浆料，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将6.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在170℃下烧结1.0h，最后用1.0g TPU溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将7.0g的绝干质量分数为8.0wt％的第一碳纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注7.0g绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注7.0g绝干质量分数为4.0wt％的第三碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

实施例4

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；

将MWCNT超声分散于SEBS溶液中，配置得到三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为8.0wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为5.0wt％的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，其中SEBS溶液为质量比为5:100的SEBS与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将7.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在170℃下烧结1.0h，最后用1.0g SEBS溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中SEBS溶液为质量比为5:100的SEBS与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将5.5g的绝干质量分数为8.0wt％的第一碳纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注5.5g绝干质量分数为5.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注5.5g绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

实施例5

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，与实施例1的区别仅在于，第一碳纳米管浆料绝干质量分数为9.0wt％，第二碳纳米管浆料绝干质量分数为8.0wt％，第三碳纳米管浆料绝干质量分数为1.0wt％，其他步骤同实施例1。

实施例6

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，与实施例1的区别仅在于，第一碳纳米管浆料绝干质量分数为9.0wt％，第二碳纳米管浆料绝干质量分数为5.0wt％，第三碳纳米管浆料绝干质量分数为4.0wt％，其他步骤同实施例1。

实施例7

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；将SWCNT超声分散于TPU溶液中，配置得到两份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将5.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在150℃下烧结1.0h，最后用1.0g TPU溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将10g的绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注10g绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

实施例8

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；将SWCNT超声分散于TPU溶液中，配置得到绝干质量分数为9.0wt％的碳纳米管浆料，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将5.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在150℃下烧结1.0h，最后用1.0g TPU溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将6.5g的绝干质量分数为9.0wt％的纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.5g绝干质量分数为9.0wt％的纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.5g的绝干质量分数为9.0wt％的纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

实施例9

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；

将SWCNT超声分散于TPU溶液中，配置得到三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将2.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在150℃下烧结1.0h，最后用1.0g TPU溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将8.0g的绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注8.0g绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注8.0g绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

实施例10

本实施例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；

将SWCNT超声分散于TPU溶液中，配置得到三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将10.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，然后自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在150℃下烧结1.0h，最后用1.0g TPU溶液润湿银枝晶层，形成三维分形银枝晶聚合物层，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(3)将5.0g的绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料缓慢浇注至盛有三维分形银枝晶聚合物层的凹槽中，静置10min使浆料充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注5.0g绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注5.0g绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

对比例1

本对比例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将SWCNT超声分散于TPU溶液中，配置得到三份具有不同浓度梯度的碳纳米管浆料：绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料、绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料和绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，其中TPU溶液为质量比为5:100的TPU与1,4-二氧六环的混合液；

(2)将6.5g的绝干质量分数为9.0wt％的第一碳纳米管浆料浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，静置10min使浆料充分流平，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上，使浆料刚好凝固，形成第一碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.5g绝干质量分数为6.0wt％的第二碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第二碳纳米管聚合层；接着往凝结物浇注6.5g绝干质量分数为3.0wt％的第三碳纳米管浆料，用相同的方式使其凝固，形成第三碳纳米管聚合层；将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到所述电磁屏蔽泡沫。

对比例2

本对比例提供一种电磁屏蔽泡沫，电磁屏蔽泡沫的制备方法包括以下步骤：

(1)将三维分形银枝晶分散于含有PVP的乙醇溶液中，配置得到固含量为2.0wt％的三维分形银枝晶悬浊液，其中PVP的添加量占所述三维分形银枝晶质量的0.5％；

(2)将5.0g的三维分形银枝晶悬浊液浇注至底部水平、直径为72mm的凹槽中，自然干燥使乙醇挥发形成银枝晶层，接着将凹槽移至烤箱中，在150℃下烧结1.0h，然后用20.0gTPU溶液(5：100)浇注至银枝晶层，静置10min使TPU溶液充分流平并进一步润湿银枝晶层，然后将凹槽静置于被液氮冷却的铜台上冷凝，最后将盛有凝结物的凹槽置于冷冻干燥机中，在-50℃，50Pa条件下对样品进行冷冻干燥，干燥时间2天，干燥完毕取出剥离，得到对比电磁屏蔽泡沫。

性能测试

分别对上述实施例1-10和对比例1-2提供的电磁屏蔽泡沫的各项性能进行测试，具体测试方法如下所示：其中，屏蔽效能：波导法，矢量网络分析仪(型号E5071C)；反射系数：通过波导法的测量出的S参数计算；厚度：厚度仪；最大压缩应变：在循环拉伸机(深圳市瑞格尔仪器有限公司)上进行设置；100次循环压缩测试：在循环拉伸机(深圳市瑞格尔仪器有限公司)上进行测试。

具体测试结果如下表1所示：

表1

由表1测试数据可知，本发明所述电磁屏蔽泡沫的屏蔽效能为60-100dB，反射系数在0.25以下，厚度为2.0-4.5mm；在最大压缩应变为20-50％下、经100次循环压缩后，所述电磁屏蔽泡沫的回弹率仍在85％以上，电磁屏蔽效能的变化值在10dB以下。充分说明本发明通过合理构筑导电网络，大幅降低电磁波反射，同时获得优异的屏蔽效能。当电磁波沿着正导电梯度方向传播至层状泡沫，界面处对电磁波的反射大大减小，入射波在泡沫内部不断被反射和吸收，随着入射深度的增加，泡沫内部反射波与泡沫内壁作用的路径也不断增加，结果是绝大部分入射波在泡沫内部被消耗。数据表现是泡沫同时获得优异的电磁屏蔽效能及十分低下的反射系数。泡沫的电磁屏蔽性能表现十分优异。

由对比例1的对比可知，所述电磁屏蔽泡沫的中不含三维分形银枝晶只含碳纳米管时，由于高导电三维分形银枝晶/柔性聚合物层缺失的原因，导致其屏蔽效能大幅度降低；由对比例2的对比可知，所述电磁屏蔽泡沫的中仅含三维分形银枝晶，而无碳纳米管时，虽然较对比例1的屏蔽效能有所提升，但由于反射波无法在泡沫内部被消耗，因此泡沫的反射系数显著提高。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明所述电磁屏蔽泡沫及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。