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KR20130112612A - 광대역 전자파차폐용 복합재 - Google Patents

광대역 전자파차폐용 복합재 Download PDF

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KR20130112612A
KR20130112612A KR1020120035129A KR20120035129A KR20130112612A KR 20130112612 A KR20130112612 A KR 20130112612A KR 1020120035129 A KR1020120035129 A KR 1020120035129A KR 20120035129 A KR20120035129 A KR 20120035129A KR 20130112612 A KR20130112612 A KR 20130112612A
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Abstract

본 발명은 광대역 전자파차폐용 복합재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저주파 대역의 전자파에 대한 흡수차폐와 고주파 대역의 전자파에 대한 반사차폐를 동시에 만족하는 광대역 전자파차폐용 복합재에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 탄소계 전도성 나노재료를 함침한 매트릭스용 고분자로 된 매트릭스 복합재와 자성재료를 함침한 필러용 고분자로 된 필러 복합재를 혼합하여 된 고분자 복합재로서, 상기 자성재료가 필러용 고분자 내에 함침된 상태로 매트릭스 복합재 내에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재를 제공한다.

Description

광대역 전자파차폐용 복합재 {Composite for shielding broadband electromagnetic wave}
본 발명은 광대역 전자파차폐용 복합재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저주파 대역의 전자파에 대한 흡수차폐와 고주파 대역의 전자파에 대한 반사차폐를 동시에 만족하는 광대역 전자파차폐용 복합재에 관한 것이다.
최근 컴퓨터나 전자제품, 통신기기 등의 급속한 발달과 대량 보급으로 인하여 전자파 발생이 증가하고 있고, 다양한 주파수 범위에서 전자파로 인한 잡음 발생이 급증하면서 전자제품 상호 간의 장애 현상이 나타나는 등 여러 문제점이 제기되고 있다.
특히, 차량에서 운전자와 보행자의 안전을 위한 여러 안전장치 및 편의장치에 전자장비가 적용되어 그 기능에 대한 소비자의 관심이 극대화되고 있는 상황에서, 전자장비에 들어가는 전자부품이나 회로들의 고전력화, 고집적화, 다기능화로 인한 전자부품 간 전자파 간섭의 억제, 전자파 차폐, 면역성 등 여러 측면에서 높은 신뢰성이 요구되고 있다.
종래의 경우 전자부품에서 전자파를 차단하기 위해 주로 회로 설계시 차폐회로를 별도로 설계하거나 또는 발생되는 전자파를 접지(그라운드)로 유도하여 차폐하는 방법을 적용하였다.
또는, 종래의 경우 전자제품 간의 전자파 간섭을 효과적으로 억제하기 위해, 전자제품을 금속 하우징(housing)으로 둘러싸서 전자파를 차폐하는 방법을 적용하였다.
그러나, 금속으로 전자제품을 감싸는 경우 고가의 금형 제작비가 소요됨은 물론, 금속 자체의 중량으로 인해 연비 향상을 위한 차량 경량화 측면에 있어서 불리해지는 문제가 있다.
이에 전자제품을 감싸는 전자파 차폐 소재로 금속을 사용하는 대신 기능성 고분자 재료를 사용하려는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 고분자 재료를 이용하여 전자파차폐용 복합재를 제조하기 위해, 종래의 경우 전도성 필러를 고분자 재료와 혼합하여 고분자 재료에 금속과 같은 전기전도성을 부여하는 방법과, 자성물질을 고분자 재료와 혼합하여 자성재료의 전자파흡수 특성을 이용하는 방법이 최적의 방법으로 가장 널리 쓰이고 있다.
상기와 같이 전자제품 간의 전자파차폐를 위해 전도성 재료 또는 자성재료를 고분자 재료에 혼합하여 고분자 복합재를 제조하는 경우 통상 고분자 성형공정인 압출 및 사출 공정을 거치게 되고, 이러한 공정을 거치면서 전도성 재료 또는 자성재료가 고분자 재료 내에 효과적으로 균일하게 분산되어야 원하는 전자파차폐 성능을 발휘하게 된다.
그러나, 고분자 재료 내에 전도성 재료 또는 자성재료를 첨가하여 고분자 복합재를 제조하는 과정에서 압출 및 사출시 재료 간에 비중차이, 전도성 재료의 고유인력 등에 의해 고분자 내에 전도성 재료 또는 자성재료를 고르게 분산 및 분포시키기 어려운 문제가 있다.
특히 자성재료의 경우 고분자 재료와의 큰 비중차이로 인해 압출 및 사출시 용융된 고분자 재료 내에서 자성재료의 쏠림현상이 일어나게 되고, 이에 제조한 고분자 복합재가 국부적인 전자파차폐 성능을 발휘하게 되어 결과적으로 전자파차폐재로서의 가치가 현저히 저하되는 문제가 있다.
이와 같은 분산의 어려움을 해결하기 위해 종래의 경우 고분자 재료에 다양한 첨가제를 혼합하였으나, 이 경우 첨가제에 의해 원가가 상승하게 되고 고분자 복합재의 물성을 저하시키게 되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위해 고안한 것으로서, 자성재료를 이용하여 저주파 대역의 전자파에 대한 흡수차폐 성능을 발휘하고, 탄소계 전도성 나노재료를 이용하여 고주파 대역의 전자파에 대한 반사차폐 성능을 발휘하여 광대역에 걸쳐 우수한 전자파차폐 성능을 가지는 광대역 전자파차폐용 복합재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 탄소계 전도성 나노재료를 함침한 매트릭스용 고분자로 된 매트릭스 복합재와 자성재료를 함침한 필러용 고분자로 된 필러 복합재를 혼합하여 된 고분자 복합재로서, 상기 자성재료가 필러용 고분자 내에 함침된 상태로 매트릭스 복합재 내에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재를 제공한다.
바람직하게, 상기 고분자 복합재는 매트릭스 복합재 70 ~ 90 중량% 와 필러 복합재 10 ~ 30 중량% 를 혼합한 후 압출공정을 거쳐 제조된다.
이에 본 발명에 따른 광대역 전자파차폐용 복합재는 저주파 및 고주파를 포함하는 광대역의 전자파를 효과적으로 차폐할 수 있으며, 특히 자성입자의 분산성을 향상시켜 개선된 전자파흡수차폐 성능을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광대역 전자파차폐용 복합재의 제조공정을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자파차폐용 복합재를 나타낸 SEM 단면 이미지
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광대역 전자파차폐용 복합재의 전자파차폐 성능을 측정하여 나타낸 그래프
이하, 본 발명의 광대역 전자파차폐용 복합재에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 광대역 전자파차폐용 복합재는 주요 매트릭스 재료인 고분자 수지(이하, 매트릭스용 고분자라고 함)에 저주파 대역의 전자파흡수차폐를 위한 자성재료와 고주파 대역의 전자파반사차폐를 위한 탄소계 전도성 나노재료를 포함시킨 고분자 복합재로서, 압출공정에 의해 제조된다.
본 발명에서는 전자파흡수재인 자성재료를 매트릭스용 고분자 내에 고르게 분산시키기 위하여 이종 고분자의 혼합을 이용하여 필러용 고분자(필러 복합재의 매트릭스 재료임)에 자성재료를 함침시켜 제조한 필러 복합재를 사용한다.
즉, 상기 필러 복합재는 자성입자들이 필러용 고분자 내에 함침된 복합재로서, 필러용 고분자에 자성재료를 함침시키기 위해 필러용 고분자와 자성재료를 혼합한 후 압출공정을 거쳐 제조된다.
여기서, 상기 필러용 고분자로는 매트릭스용 고분자와 상용성(compatibility)이 적어 잘 섞이지 않는 고분자로 예를 들어 폴리아미드 6을 사용할 수 있고, 매트릭스용 고분자로는 폴리아미드 6과 상용성이 적은 폴리프로필렌을 사용할 수 있다.
다시 말하면, 본 발명에서 사용되는 필러용 고분자와 매트릭스용 고분자는 열가소성 고분자로서 용융온도 이상에서 용액화되는데, 용융 상태에서도 서로 섞이지 않고 2상(2 phases)으로 존재하게 되는 고분자로서, 상용성이 적어 서로 잘 섞이지 않는 이종 고분자 중 함량이 많은 고분자가 매트릭스용 고분자로 사용되고 함량이 상대적으로 적은 고분자가 필러용 고분자로서 사용되게 된다.
따라서, 상기 매트릭스용 고분자와 필러용 고분자는 상용성이 적어 용융 상태에서 2상으로 존재하게 되는 다양한 이종 고분자의 조합으로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 폴리프로필렌과 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 폴리비닐클로라이드 등의 조합으로 이루어지거나, 또는 폴리에틸렌과 대부분의 고분자(예컨대, ABS, PA, PC, PET, PMMA, PPO, PS, PVC, SAN 등)의 조합으로 이루어질 수 있다.
참고로, 폴리에틸렌은 거의 대부분의 고분자(예컨대, ABS, PA, PC, PET, PMMA, PPO, PS, PVC, SAN 등)와 상용성이 적어 서로 잘 섞이지 않는 특성이 있다.
다시 말해, 상기 매트릭스용 고분자로는 매트릭스용 고분자에 혼합되는 필러용 고분자가 분산가능한 열가소성 고분자로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PA(polyamide), PC(polycarbonate), PET(polyethylene terephthalate), PMMA(polymethyl methacrylate), PPO(polyphenylene oxide), PS(polystyrene), PVC(polyvinyl chloride), SAN(Styrene AcryloNitrile copolymer) 중 선택된 1종이 사용되거나 혹은 2종으로 된 혼합물이 사용될 수 있으며, 필러용 고분자로는 매트릭스용 고분자 내에 분산가능한 열가소성 고분자로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, ABS, PA, PC, PET, PMMA, PPO, PS, PVC, SAN 중 선택된 1종이 사용되거나 혹은 2종으로 된 혼합물이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 필러용 고분자에 함침되는 자성재료의 함유량은 50 중량% 이하로 하며, 바람직하게는 20 중량% 이하로 한다.
구체적으로, 상기 필러 복합재는 필러용 고분자 50 ~ 90 중량% 와 자성재료 10 ~ 50 중량% 를 혼합하여 제조된다.
상기 자성재료가 10 중량% 미만인 경우 전자파 흡수차폐 효과가 감소하게 되어 원하는 흡수차폐 성능을 얻지 못하게 되고, 50 중량% 를 초과하는 경우 필러용 고분자와 자성입자 간의 혼합이 어려워 첨가제를 사용해야 하므로 바람직하지 못하다.
이렇게 제조한 필러 복합재(자성재료를 포함한 필러용 고분자)는 탄소계 전도성 나노재료를 포함한 매트릭스용 고분자와 압출공정에 의해 혼합되어 고분자 복합재(즉, 광대역 전자파차폐용 복합재)로 제조된다.
이때, 상기 필러 복합재는 입자의 크기가 10㎛ 이하로 형성되며, 구체적으로는 1 ~ 10㎛의 크기를 가지는 구형의 입자로 형성된다.
상기 필러 복합재는 매트릭스용 고분자와 필러 복합재의 혼합비에 의해 그 크기가 결정되어지는데, 필러 복합재의 함유량이 고분자 복합재(광대역 전자파차폐용 복합재)의 총 중량 대비 40 중량% 이하일 때 매트릭스용 고분자 내에서 구형의 필러입자로서 형성되어 분산된다.
즉, 상기 필러 복합재는 고분자 복합재의 총 중량 대비 40 중량% 이하로 함유됨으로써 매트릭스용 고분자 내에서 1 ~ 10㎛의 크기를 가지는 구형의 입자로 형성되어지며, 이에 자성재료가 포함된 필러 복합재가 매트릭스용 고분자 내 고르게 분포되어 분산성이 증대되고, 결국 고분자 복합재의 전자파 흡수차폐 성능이 향상되게 된다.
자성재료에 의한 전자파흡수차폐는 광대역(10㎒ ~ 50㎓) 특히, 저주파 대역에서 효과적인 전자파차폐를 가능하게 하므로, 필러 복합재가 매트릭스용 고분자와 혼합됨에 따라 구형의 필러용 고분자 내에 강자성의 자성재료를 함침시킨 구조를 가지게 되어 매트릭스용 고분자 내에 고른 분포를 이루게 되고, 이는 고분자 복합재의 전자파차폐 성능의 균일도를 향상시키는데 기여하게 된다.
상기 필러 복합재의 함유량이 고분자 복합재의 총 중량 대비 40 중량% 를 초과할 경우, 매트릭스용 고분자와 필러 복합재의 혼합시 필러 복합재가 구형입자로 형성되지 않게 되고 매트릭스용 고분자와 서로 연속상이 존재하게 되어 필러 복합재가 매트릭스용 고분자 내에 분산되지 못하게 된다.
바람직하게, 상기 필러 복합재의 함유량은 고분자 복합재의 총 중량 대비 10 ~ 30 중량% 임이 좋다.
그리고, 상기 필러 복합재의 자성재료로는 주로 강자성을 가지는 철, 코발트, 니켈, 및 이들의 산화물, 그리고 이들의 합금 중 선택된 1종 또는 선택된 2종 이상으로 된 혼합물을 사용함이 바람직하다.
또한, 상기 자성재료는 그 입자가 5㎛ 이하의 크기를 가져 구형의 필러 복합재보다 작음이 바람직하며, 구체적으로는 0.1 ~ 5㎛의 크기를 가진다.
상기 자성재료의 입자 크기가 5㎛를 초과하는 경우 구형의 필러 복합재 내 자성재료가 내포되기 어려워 바람직하지 못하다.
아울러, 상기 매트릭스용 고분자에는 탄소계 전도성 나노재료가 혼합되어 내포되며, 이에 상기의 고분자 복합재(광대역 전자파차폐용 복합재)는 전도성과 자성에 의한 전자파차폐 성능을 동시에 발현할 수 있게 된다.
이때, 상기 탄소계 전도성 나노재료는 탄소나노튜브와 탄소나노섬유가 사용될 수 있으며, 이에 매트릭스용 고분자 내에서 구형의 필러 복합재와의 연결이 가능하게 된다.
상기 탄소나노튜브로는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 된 혼합물을 사용할 수 있다.
그리고, 매트릭스용 고분자 내에 함유되는 탄소계 전도성 나노재료의 함유량은 고분자 복합재의 기계적 물성을 감안하여 매트릭스용 고분자 내에 전도성 채널형성을 위해 탄소계 전도성 나노재료를 포함한 매트릭스용 고분자(이하, 매트릭스 복합재라고 함)의 총 중량 대비 20 중량% 이하로 한다.
이에 제조된 광대역 전자파차폐용 복합재는 자성재료를 통해 전자파가 흡수될 시 발생한 열이 탄소계 전도성 나노재료를 통해 외부로 신속하게 방열 가능하게 된다.
이렇게 매트릭스용 고분자에 탄소계 전도성 나노재료를 함침시켜 전도성을 부여함으로써 고주파 대역에서도 반사차폐에 의한 효과적인 전자파차폐가 가능하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 광대역 전자파차폐용 복합재는 자성재료를 포함하는 필러 복합재와 탄소계 전도성 나노재료를 포함하는 매트릭스 복합재를 각각 제조한 후 상기 필러 복합재와 매트릭스 복합재를 혼합하여 제조되거나, 또는 자성재료를 포함하는 필러 복합재를 먼저 제조한 후 탄소계 전도성 나노재료와 함께 매트릭스용 고분자에 함침시켜 제조될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 광대역 전자파차폐용 복합재는 매트릭스 복합재(탄소계 전도성 나노재료를 포함한 매트릭스용 고분자) 70 ~ 90 중량% 와 필러 복합재 10 ~ 30 중량% 를 혼합하여 제조되며, 상기 매트릭스 복합재는 매트릭스용 고분자 80 ~ 90 중량% 와 탄소계 전도성 나노재료 10 ~ 20 중량% 를 혼합하여 제조된다.
이와 같이 본 발명의 광대역 전자파차폐용 복합재는 탄소계 전도성 나노재료를 포함하는 매트릭스 복합재와 자성재료를 포함하는 필러 복합재를 혼합하여 이루어진 고분자 복합재로서, 10㎒ ~ 50㎓의 광대역에서 자성재료에 의한 전자파흡수차폐와 탄소계 전도성 나노재료에 의한 전자파반사차폐 성능을 동시에 발휘할 수 있으며, 특히 저주파 대역에서의 흡수차폐와 고주파 대역에서의 반사차폐를 통해 효과적인 전자파차폐성능을 발휘할 수 있게 된다.
특히 본 발명에서는 자성재료를 포함하는 필러 복합재를 매트릭스 복합재 내에 함침시켜 자성입자를 고르게 분포시킴으로써 자성입자의 분산성을 향상시켜 전자파흡수차폐 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시하나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예
폴리아미드 6과 산화철(Fe3O4: 자철석)을 90(900g) : 10(100g)의 중량비로 혼합한 후 압출공정을 거쳐 자성재료를 포함한 필러 복합재를 제조하였다.
다음, 폴리프로필렌과 다중벽 탄소나노튜브를 80(1,600g) : 20(400g) 의 중량비로 혼합한 후 압출공정을 거쳐 탄소계 전도성 나노재료를 포함한 매트릭스 복합재를 제조하였다.
그 다음, 상기 필러 복합재와 매트릭스 복합재를 10(100g) : 90(900g) 의 중량비로 혼합한 후 압출공정을 거쳐 도 2와 같은 SEM 단면을 가지는 고분자 복합재(광대역 전자파차폐용 복합재)를 제조하였다.
실험예
상기 실시예에서 제조한 고분자 복합재를 이용하여 전자파차폐용 복합재 시편을 사출성형하여 100*100mm2로 준비하고, 전자파차폐 시험장비로 Agilent 사의 E8362B 장비를 사용하여 0.5~1.5GHz 에서 투과되지 않는 전자파의 양을 측정하였다.
상기 실험예의 측정 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예에서 제조한 고분자 복합재 내에 고르게 분산된 구형의 필러 복합재 입자로 인해 기존에 일반적으로 사용되고 있는 전자파차폐용 복합재 대비 저주파 대역에서 전자파흡수차폐 성능이 향상되었음을 확인할 수 있었고, 또한 매트릭스용 고분자 내에 존재하는 탄소계 전도성 나노재료로 인해 고주파 대역에서 전도성에 의한 반사차폐 성능을 발휘하여 전주파수 영역에서 평균 35dB 이상의 전자파차폐 성능을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광대역 전자파차폐용 복합재는 매트릭스용 고분자 내에 자성재료와 탄소계 전도성 나노재료를 함침시킴에 있어, 자성재료와 필러용 고분자로 이루어진 필러 복합재를 먼저 제조한 후 탄소계 전도성 나노재료를 함침시킨 매트릭스용 고분자와 혼합함으로써 저주파 및 고주파의 전주파수 영역에서 전자파차폐 성능을 확보할 수 있게 된다.

Claims (12)

  1. 탄소계 전도성 나노재료를 함침한 매트릭스용 고분자로 된 매트릭스 복합재와 자성재료를 함침한 필러용 고분자로 된 필러 복합재를 혼합하여 된 고분자 복합재로서, 상기 자성재료가 필러용 고분자 내에 함침된 상태로 매트릭스 복합재 내에 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 매트릭스용 고분자와 필러용 고분자는 용융 상태에서 서로 섞이지 않아 2상으로 존재하게 되는 열가소성 고분자로서, 필러용 고분자가 매트릭스용 고분자 내에 분산가능한 2종 고분자의 조합인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 매트릭스용 고분자로는 매트릭스용 고분자에 혼합되는 필러용 고분자가 분산가능한 열가소성 고분자로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PA(polyamide), PC(polycarbonate), PET(polyethylene terephthalate), PMMA(polymethyl methacrylate), PPO(polyphenylene oxide), PS(polystyrene), PVC(polyvinyl chloride), SAN(Styrene AcryloNitrile copolymer) 중 선택된 1종이 사용되거나 혹은 2종으로 된 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 필러용 고분자로는 매트릭스용 고분자 내에 분산가능한 열가소성 고분자로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드, ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PA(polyamide), PC(polycarbonate), PET(polyethylene terephthalate), PMMA(polymethyl methacrylate), PPO(polyphenylene oxide), PS(polystyrene), PVC(polyvinyl chloride), SAN(Styrene AcryloNitrile copolymer) 중 선택된 1종이 사용되거나 혹은 2종으로 된 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 복합재는 매트릭스 복합재 70 ~ 90 중량% 와 필러 복합재 10 ~ 30 중량% 를 혼합하여 된 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  6. 청구항 1 또는 5에 있어서,
    상기 필러 복합재는 필러용 고분자 50 ~ 90 중량% 와 자성재료 10 ~ 50 중량% 를 혼합하여 된 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  7. 청구항 1 또는 5에 있어서,
    상기 매트릭스 복합재는 매트릭스용 고분자 80 ~ 90 중량% 와 탄소계 전도성 나노재료 10 ~ 20 중량% 를 혼합하여 된 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 매트릭스 복합재 내에 분산된 필러 복합재는 1 ~ 10㎛의 크기를 가지는 구형의 입자인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성재료는 철, 코발트, 니켈, 및 이들의 산화물, 그리고 이들의 합금 중 선택된 1종 또는 선택된 2종 이상으로 된 혼합물인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 자성재료는 그 입자가 0.1 ~ 5㎛의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소계 전도성 나노재료는 탄소나노튜브와 탄소나노섬유인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상으로 된 혼합물인 것을 특징으로 하는 광대역 전자파차폐용 복합재.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018021648A1 (ko) * 2016-07-29 2018-02-01 (주)엘지하우시스 전자기파 차폐시트용 조성물 및 전자기파 차폐시트
WO2019035697A1 (ko) * 2017-08-18 2019-02-21 주식회사 네패스 Emi 차폐필름
CN114957786A (zh) * 2022-05-20 2022-08-30 郑州大学 一种不对称结构电磁屏蔽复合材料及其制备方法、电磁屏蔽装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9637612B2 (en) * 2013-09-20 2017-05-02 Ferdowsi University of Mashhad Method for aligning high aspect ratio materials and compositions therefrom
US10070547B2 (en) * 2014-02-26 2018-09-04 Sparton Corporation Control of electric field effects in a printed circuit board assembly using embedded nickel-metal composite materials
US20150245548A1 (en) * 2014-02-26 2015-08-27 Sparton Corporation Control of electric field effects in a printed circuit board assembly using embedded nickel-metal composite materials
KR101634237B1 (ko) 2014-06-12 2016-06-29 한국과학기술원 레진 함량에 따른 다양한 전자기 특성을 갖는 복합재료 제조 방법 및 이를 포함하는 전자기파 흡수 구조체
KR101773928B1 (ko) 2015-06-09 2017-09-01 주식회사 씨에프에이글로벌 광대역 전자기파 차폐용 복합함량 동철합금 시트재
KR101744623B1 (ko) 2016-03-23 2017-06-09 한국과학기술원 금속 코팅된 섬유를 포함하는 전자파 흡수체 및 이의 제조 방법
PL3703479T3 (pl) * 2019-02-28 2023-03-20 NanoEMI sp.z o.o. Materiał kompozytowy do ekranowania promieniowania elektromagnetycznego, surowiec do addytywnych metod wytwarzania i wyrób zawierający ten materiał kompozytowy oraz sposób wytwarzania tego wyrobu
RU2739030C1 (ru) * 2020-02-17 2020-12-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) Способ получения нанокомпозитного магнитного и электропроводящего материала
KR20240132160A (ko) 2023-02-24 2024-09-03 대진첨단소재 주식회사 전기차 충전 통신 컨트롤러 하우징 제조용 인서트 이중 사출 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3463520B2 (ja) * 1997-07-22 2003-11-05 東洋インキ製造株式会社 導電性樹脂組成物及び成形加工物
JP2002164689A (ja) * 2000-11-28 2002-06-07 Polymatech Co Ltd 高熱伝導性電波吸収体
JP2004059832A (ja) * 2002-07-31 2004-02-26 Hitachi Cable Ltd 電磁波吸収材料組成物及び電磁波吸収体
KR100744517B1 (ko) * 2005-09-28 2007-08-01 엘지전자 주식회사 전자파 차폐 소재
US20100096181A1 (en) * 2007-03-29 2010-04-22 Munetomo Nakamura Electromagnetic shield sheet and rfid plate
US8344053B2 (en) * 2009-09-10 2013-01-01 Pixelligent Technologies, Llc Highly conductive composites

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018021648A1 (ko) * 2016-07-29 2018-02-01 (주)엘지하우시스 전자기파 차폐시트용 조성물 및 전자기파 차폐시트
WO2019035697A1 (ko) * 2017-08-18 2019-02-21 주식회사 네패스 Emi 차폐필름
CN114957786A (zh) * 2022-05-20 2022-08-30 郑州大学 一种不对称结构电磁屏蔽复合材料及其制备方法、电磁屏蔽装置
CN114957786B (zh) * 2022-05-20 2023-07-07 郑州大学 一种不对称结构电磁屏蔽复合材料及其制备方法、电磁屏蔽装置

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