本發(fā)明涉及電磁屏蔽材料和墨水直寫（direct?ink?writing，diw）3d打印，更具體地說，本發(fā)明涉及3d單向打印流場誘導(dǎo)取向和高長徑剛性材料輔助增強(qiáng)的電磁屏蔽件及其制備方法和適合該電磁屏蔽件墨水直寫3d打印的打印墨水。

背景技術(shù)：

1、智能手機(jī)等現(xiàn)代先進(jìn)的多功能電子設(shè)備正朝著微型化、高集成度和高頻率的方向發(fā)展。然而，智能設(shè)備中的微處理器和射頻芯片等電子部件，運(yùn)行過程中面臨嚴(yán)峻的電磁干擾（electromagnetic?interference?shielding，emi）問題，這是因?yàn)榭焖僮兓碾姶艌雒撾x設(shè)備源，通過空氣、導(dǎo)線或接地系統(tǒng)等傳播，影響到周圍的電子設(shè)備，尤其在微小型空間內(nèi)更為顯著。電磁波污染不僅擾亂相鄰電子元件正常工作，降低設(shè)備的穩(wěn)定性和耐用度，還對人類的健康構(gòu)成威脅。因此，開發(fā)新型高性能電磁材料及優(yōu)化屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計，是確保電子設(shè)備在多頻段、多場景下電磁兼容性、安全可靠的核心策略。

2、目前的電磁屏蔽材料主要包括金屬及其合金材料和碳材料。金屬及合金材料的最大優(yōu)勢是其高導(dǎo)電性。然而，金屬具有以下缺點(diǎn)：重量密度大、柔韌性差、易腐蝕。碳材料及其復(fù)合材料因其先進(jìn)的電氣性能、出色的柔韌性、低生產(chǎn)成本、環(huán)保、易于制造和化學(xué)惰性而在電磁干擾屏蔽領(lǐng)域備受關(guān)注。近年來，人們積極研究在高分子材料中混合導(dǎo)電填料的復(fù)合材料，特別是使用各種碳基納米材料作為單一或復(fù)合填料的研究，如炭黑（carbonblack，cb）、碳納米管（carbon?nanotubes，cnt）、石墨烯（graphene，gr）和碳纖維（carbonfiber，cf）。其中碳納米管具有纖維狀和高縱橫比結(jié)構(gòu)，在要求良好導(dǎo)電性的應(yīng)用中，適合用作電磁干擾屏蔽材料；二維石墨烯（gr）與一維碳納米管（cnt）進(jìn)行雜化互配，gr起著導(dǎo)線集中器的作用將所有cnt連接起來，從而在較低的納米填料負(fù)載下構(gòu)筑導(dǎo)電性較cnt更高效的gr@cnt多維雜化網(wǎng)絡(luò)，互連的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅增加了材料的表面積，還為電磁波提供了復(fù)雜的傳播路徑，有助于提高電磁波屏蔽效率。

3、但由于三維高密度封裝電子設(shè)備中的輻射源源不斷縮小且呈空間分布，造成了特定方向的局部電磁干擾問題。該問題對電磁屏蔽材料提出了新挑戰(zhàn)，要求材料不僅要具備高效的屏蔽性能，還需具備定向或各向異性的電磁波管理能力，以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下的屏蔽需求。因此開發(fā)具有取向的屏蔽件是解決這一難題的關(guān)鍵研究方向。

4、傳統(tǒng)的取向工藝常常伴隨電磁化學(xué)改性、熱軋、冷軋、沖壓、電磁誘導(dǎo)等多個階段，由于流程固定且調(diào)整難度大，限制了產(chǎn)品的多樣化和定制化潛能。除此以外，傳統(tǒng)取向工藝通常有耗能、不可定制化、應(yīng)用材料局限或工序復(fù)雜等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個目的是提供一種具有取向結(jié)構(gòu)的各向異性增強(qiáng)電磁屏蔽件。通過3d打印技術(shù)構(gòu)建宏觀取向結(jié)構(gòu)，賦予電磁屏蔽件特定方向強(qiáng)化或各向異性的電磁屏蔽效果，解決特定方向的局部電磁干擾問題，以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下的屏蔽需求。同時，引入高長徑比的剛性粒子增強(qiáng)3d打印流場的取向作用，使得一維導(dǎo)電纖維與二維導(dǎo)電平面定向排列，共同構(gòu)建出微觀尺度上有序排列的取向三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而強(qiáng)化電磁屏蔽效果。

2、本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述電磁屏蔽件的3d打印制備方法，其利用墨水直寫（diw）3d打印過程中的擠出過程，實(shí)現(xiàn)碳納米粒子沿流場方向有序排列結(jié)合電磁屏蔽宏觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計，打印滿足設(shè)備形狀所需的各向異性碳基電磁屏蔽功能件，取向屏蔽件電磁屏蔽效果顯著高于不規(guī)則屏蔽件，本發(fā)明提供其中一種碳基材料油墨打印的取向樣品比不規(guī)則樣品最高可高出約20?db的屏蔽效能（圖1）。進(jìn)一步的，上述電磁屏蔽件的3d打印制備方法，通過添加高長徑剛性材料輔助3d打印單向流場誘導(dǎo)納米粒子有序排列，以及納米粒子雜化的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)定向排列。高長徑比的剛性材料的加入顯著提高導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的微觀取向，本發(fā)明提供的一種方案中碳纖維的添加有效地促進(jìn)了流場剪切作用下分子鏈與納米粒子的定向排列，進(jìn)而形成了顯著的微觀取向結(jié)構(gòu)（圖2）。

3、本發(fā)明的第四個目的是提供一種適用于上述電磁屏蔽件制備的3d打印墨水，由具有高導(dǎo)電性的導(dǎo)電填料、高長徑比的剛性粒子、黏度調(diào)節(jié)作用的高分子黏度調(diào)節(jié)劑以及溶劑組成。

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種具有取向結(jié)構(gòu)的各向異性增強(qiáng)電磁屏蔽件，包括：

5、由3d打印擠出的絲狀材料平行鋪設(shè)成的平面單元層層堆疊而成，各層平面單元的絲狀材料鋪設(shè)方向平行于同一個基礎(chǔ)平面，沿該基礎(chǔ)平面法向方向的屏蔽效果最佳。

6、上述技術(shù)方案中的電磁屏蔽件具有兩個特點(diǎn)：（1）3d打印擠出的絲狀材料；（2）每層平面單元內(nèi)，絲狀材料鋪設(shè)方向一致，均平行于同一基礎(chǔ)平面。3d打印擠出過程中流場的剪切作用，可以一定程度上抑制油墨中黏度調(diào)節(jié)劑分子鏈的自松弛行為，沿擠出方向帶來一定的取向效果，得到微觀取向結(jié)構(gòu)。不同取向方向的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)電率具有差異，而規(guī)則排列的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)（如本發(fā)明的定向排列結(jié)構(gòu)）在某些特定方向上能夠最大化導(dǎo)電性能。此外，材料粒子的有序利于形成連續(xù)的導(dǎo)電路徑，減少絕緣基體對電流傳導(dǎo)的阻礙，有效提升電子傳輸效率，從而提高材料的導(dǎo)電性能。材料的電磁屏蔽性能通常與電導(dǎo)率密切相關(guān)，這種各向異性的導(dǎo)電性能，對各向異性的電磁屏蔽效果具有積極作用。值得注意的是，對于電磁波的屏蔽，定向排列的材料展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢，特別是導(dǎo)電界面界面垂直于電磁波傳播方向時，可至少增加電磁波與導(dǎo)電界面發(fā)生相互作用的概率和次數(shù)以及引導(dǎo)電磁波在材料內(nèi)部沿延長且曲折的路徑傳播，增強(qiáng)了界面散射和多次反射，促進(jìn)了更高效的電磁能量轉(zhuǎn)換與耗散。

7、優(yōu)選的，所述具有取向結(jié)構(gòu)的各向異性增強(qiáng)電磁屏蔽件，針對所應(yīng)用的環(huán)境，設(shè)置所述鋪設(shè)方向與電磁波入射方向垂直，而滿足對特定方向入射的電磁波的屏蔽強(qiáng)化，形成對應(yīng)用環(huán)境定制的電磁屏蔽件。

8、優(yōu)選的，所述應(yīng)用環(huán)境包括三維高密度封裝電子設(shè)備或其他具有特定方向的電磁局部干擾環(huán)境。

9、本發(fā)明提供的一種適用于制備所述電磁屏蔽件的3d打印墨水，包括以下組分：

10、表面活性劑????????????????????????<10份；

11、碳纖維????????????????????????????10~50份；

12、其他碳基功能填料??????????????????60~100份；

13、黏度調(diào)節(jié)劑????????????????????????20~25份；

14、水????????????????????????????????300~550份。

15、優(yōu)選的，所述碳纖維為高長徑比的剛性碳纖維（cf），納米材料因其晶格結(jié)構(gòu)中的晶面呈現(xiàn)高度有序排列，尤其是在特定方向上展現(xiàn)了明顯的“擇優(yōu)取向”，這達(dá)到構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)整體呈現(xiàn)出規(guī)則的定向排列特征。例如可添加10~30份的碳纖維作為輔助流場的納米粒子，例如添加10份、15份、20份、25份、30份或它們之間的任何范圍或點(diǎn)值的cf。

16、優(yōu)選的，cf（碳纖維）的長徑比影響微觀結(jié)構(gòu)的取向和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中的電子傳輸。碳纖維的引入，增加了導(dǎo)電粒子的含量，進(jìn)一步提高電子輸運(yùn)路徑的連續(xù)性，使得導(dǎo)電性增強(qiáng)。此外，它還能約束納米粒子的轉(zhuǎn)動自由度，進(jìn)一步優(yōu)化取向排列，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的定向性。例如cf長徑比的范圍可在80~500:1。

17、優(yōu)選的，結(jié)合背景技術(shù)有關(guān)電磁屏蔽的碳基功能填料選取傾向于高導(dǎo)電性、高比面積和熱穩(wěn)定的碳材料，例如選擇包括碳納米管、石墨烯或石墨粉，以及現(xiàn)有等同或類似的電磁屏蔽功效的碳基填料。通常來說，上述碳基功能填料為通過市售獲得或者參照現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)自制獲得。

18、優(yōu)選的，所述碳基功能填料為一維的碳納米管、碳纖維與二維的單層、雙層或多層石墨烯構(gòu)建電磁屏蔽性能多維雜化導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)所述碳基功能填料為碳納米管、石墨烯和石墨粉其中任意兩種或兩種以上混合構(gòu)成；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述碳基功能填料的粒徑規(guī)格為納米級。

19、優(yōu)選的，碳材料表面存在較強(qiáng)的范德華力，且納米材料比表面積高等特定使顆粒易于聚集，團(tuán)聚體內(nèi)顆粒的相互吸引力也顯著增大，分散難度變大。提供外部能量破壞碳分子之間作用力，抑制團(tuán)聚現(xiàn)象，例如適用高頻超聲、球磨等技術(shù)促進(jìn)碳納米管的分散，然后采用高速離心分離去除未被充分分散的聚集物；大部分碳材料表面缺陷少、缺乏活性基團(tuán)，在各種溶劑中的溶解度都很低，通過表面改性增加羥基、羧基等親水基團(tuán)提高在水或者極性溶劑中的溶解度；加入表面活性劑形成非共價鍵，得到非共價功能化碳納米管，表面活性劑分子在碳材料表面形成一層保護(hù)層，避免碳材料與溶劑的直接接觸同時，將碳納米管均勻分散于介質(zhì)中。

20、優(yōu)選的，根據(jù)所述具體選擇的碳基功能填料，為了提高碳基功能填料的分散性，所述碳基功能填料負(fù)載的3d打印墨水中還包括分散劑。例如當(dāng)碳基功能填料選擇為碳材料時，可添加<10份分散劑以增強(qiáng)其分散性，例如添加1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或它們之間的任何范圍或點(diǎn)值的分散劑；所述分散劑選擇包括陽離子型的十六烷基三甲基溴化銨（ctab）、陰離子型的十二烷基苯磺酸鈉（sd-bs）、十二烷基硫酸鈉（sds）、十二烷基磺酸鈉、非離子型的op-10、曲拉通-100、大分子型的阿拉伯樹膠（ag）、環(huán)糊精、聚乙烯吡咯烷酮（pvp）其中任意一種或多種。

21、優(yōu)選的，diw打印墨水要求具有粘彈性、觸變性、剪切變稀等特征，而無添加純碳分散液并無分子鏈纏結(jié)不具備上述的理想剪切變稀和粘彈性等特性，導(dǎo)致液體流動性過強(qiáng)，無法在打印過程中保持穩(wěn)定的形態(tài)和位置。在其中一種實(shí)施方案中，所述黏度調(diào)節(jié)劑選擇包括黃原膠、瓜爾膠、羧基化納米纖維素、海藻酸鈉其中任意一種或多種。

22、另一方面，本發(fā)明提供了所述3d打印墨水的制備方法，主要包括以下步驟：

23、（1）碳基功能填料的分散

24、在20~25℃常溫下，按照質(zhì)量份數(shù)計，將60~100份碳基功能填料、10~50份碳纖維、20~25份黏度調(diào)節(jié)劑和表面活性劑添加至過量水中混合，利用超聲波細(xì)胞破碎儀分散處理，得到懸濁液；

25、（2）打印墨水的制備

26、將步驟（1）所得懸濁液進(jìn)行濃縮處理，將其中水濃縮至300~550份，即得高碳基填料負(fù)載的3d打印墨水。

27、本發(fā)明還提供上述高碳基填料負(fù)載的3d打印墨水的制備方法作為優(yōu)選和參考，注意的是，該技術(shù)方案的發(fā)明點(diǎn)主要在于高長徑比剛性材料輔助流場誘導(dǎo)多級取向結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)高性能碳基共形電磁屏蔽制件的打印制備，其制備方法并非具有唯一性。

28、本發(fā)明提供一種所述電磁屏蔽件的3d打印制備方法，其利用墨水直寫（diw）3d打印過程中的擠出過程，實(shí)現(xiàn)碳納米材料沿流場方向有序排列，并通過添加高長徑剛性材料輔助3d打印單向流場誘導(dǎo)納米粒子有序排列，制備得到具有電磁屏蔽宏觀結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽件。

29、上述方案中，第一方面，3d打印擠出過程中流場的剪切作用，可以一定程度上抑制油墨中黏度調(diào)節(jié)劑分子鏈的自松弛行為，沿擠出方向帶來一定的取向效果，得到微觀取向結(jié)構(gòu)（高長徑比的粒子通常更容易在這種剪切作用下發(fā)生取向）。

30、第二方面，在加工過程中，高長徑比的剛性粒子（如碳纖維、納米管）更容易沿著外力方向排列。原因一：由于粒子高長徑比，其表面能很高，但由于其剛性材料并無法纏結(jié)團(tuán)聚使其體系能量降低，更傾向于沿外力方向排列，以減小系統(tǒng)的總體能量狀態(tài)，這是一種熵驅(qū)動的過程。原因二：定向排列可以減少流動過程中粒子間碰撞和流動阻力，達(dá)到體系能量最低。原因三：diw過程中，隨著流道的不斷減小，使其剪切速率不斷增大，若垂直于流場方向的高長徑比剛性粒子在進(jìn)入高剪切速率的流道，微粒一端位于流速高區(qū)域，另一端位于低流速區(qū)域。根據(jù)流體力學(xué)中的斯特勞哈爾定律，高速流動的流體部分會對微粒的一側(cè)施加較大的推力，而低速流動的部分對另一側(cè)的推力較小。這種兩側(cè)受力不均的現(xiàn)象會產(chǎn)生一個橫向的剪切力，促使微粒朝向流速較低的方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)粒子兩端流速相同時停止轉(zhuǎn)動，沿著流動方向定向排列。在流場作用下，具有高長徑比的剛性納米材料在旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動過程中，能夠以其為中心軸，通過范德華力、靜電力或機(jī)械互鎖等方式，誘導(dǎo)周圍的石墨烯片層或其他二維碳材料發(fā)生定向排列或偏轉(zhuǎn)，達(dá)到輔助流場誘導(dǎo)取向的目的。

31、優(yōu)選的，用擠出的體積速率為指標(biāo)衡量diw擠出壓力大小和打印移動速度快慢，監(jiān)測并調(diào)整控制剪切速率流速分布。移動速度一定時，隨著擠出壓力升高，體積流速增大，剪切速率隨著流道不斷縮小而增大，在流道末端達(dá)到各流層的剪切速率最大。根據(jù)維森堡參數(shù)與剪切速率呈正相關(guān)，在擠出末端分子鏈的自松弛行為被抑制，使得分子鏈帶動納米粒子沿著剪切方向發(fā)生定向排列。

32、優(yōu)選的，所述電磁屏蔽件的3d打印制備方法具體包括：

33、步驟一、油墨加載至3d打印系統(tǒng)

34、將所制備的油墨轉(zhuǎn)移至專用打印針筒中，依照打印需求選擇適宜的擠出針頭，直徑范圍微米至數(shù)百微米之間，保證打印精度，該組件被固定于3d打印設(shè)備中通過激活設(shè)備內(nèi)部的氣動控制系統(tǒng)，確保油墨能順暢、穩(wěn)定地在打印過程中被精確輸送，預(yù)備進(jìn)行精細(xì)化的打印作業(yè)。

35、步驟二、打印參數(shù)的設(shè)置

36、在安裝完成后，根據(jù)通過調(diào)節(jié)以下打印參數(shù)控制打印精度。

37、打印速度：???????????????????????????1~20?mm/s；

38、擠出壓力：???????????????????????????0.1~0.5?mpa；

39、平臺溫度：???????????????????????????20~25℃；

40、針頭與接收平臺的初始距離：???????????0.5~1.5?mm；

41、相鄰絲條距離：???????????????????????0.3~2?mm。

42、步驟三、打印結(jié)構(gòu)的設(shè)計

43、在設(shè)置了合適的打印參數(shù)后，要通過精密的算法和軟件控制，使每一條絲狀材料按照預(yù)先設(shè)定的方向和模式精確沉積。絲條通過區(qū)域涂布程序設(shè)計沿水平軸向鋪設(shè)，在打印層邊緣180°轉(zhuǎn)向，再次沿相鄰但相反方向平行方向繼續(xù)推進(jìn)，如此往復(fù)，直至首層構(gòu)建完畢，形成一個方向性一致的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。接下來，第二層堆積嚴(yán)格設(shè)定的定向模式進(jìn)行絲條鋪設(shè)。如此往復(fù)，直至頂層，整個微觀結(jié)構(gòu)有序排列通過工件在宏觀尺度上體現(xiàn)并利用材料的各向異性。

44、在本發(fā)明的步驟二中，值得說明的是打印參數(shù)的設(shè)置，影響打印精度以及多級取向的形成。打印速度：1~20?mm/s，打印速度過低，時間成本增高，打印速度過高，油墨擠出連續(xù)性可能被破壞，造成線條間斷、圖案模糊或者層與層之間粘合不牢等問題；擠出壓力：0.1~0.5?mpa，適當(dāng)提升壓力可增進(jìn)流體剪切速率，促使材料內(nèi)納米粒子排列更有序，提升打印質(zhì)量。然而，壓力過高會過量擠出油墨，不僅導(dǎo)致層厚不均、精度下降，還可能破壞打印件的整體結(jié)構(gòu)；平臺溫度：-20~25℃，由于某些打印出的結(jié)構(gòu)件在重力作用下發(fā)生坍塌，可通過低溫冷卻平臺使溶劑冷凍干燥，增強(qiáng)工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和立體形狀的保持度；針頭距離接收平臺的初始距離：0.5~1.5?mm，距離平臺過高導(dǎo)致絲條在未接觸平臺之前斷裂，距離平臺過低，擠出受阻，影響絲條完整成形；相鄰絲條距離：0.3~2?mm，程序設(shè)計絲條間間隔太大，電磁波從空隙中逸出，間隔太小，間距過小則易引發(fā)相鄰絲條相互擠壓，這不僅會干擾材料的均勻沉積，還可能破壞每一層的預(yù)定厚度，從而降低了打印成品的尺寸精度和表面平整度。

45、上述步驟三中提及到打印不同宏觀取向的電磁屏蔽件。整個微觀結(jié)構(gòu)有序排列通過工件在宏觀尺度上體現(xiàn)并利用材料的各向異性。對于電磁屏蔽不同取向，比如隨機(jī)取向，由于導(dǎo)電路徑的隨機(jī)性，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性較低；對于單軸取向，即沿一個特定方向有序排列，例如平行于取向方向的電磁場中，材料能更有效地反射和吸收電磁波；多軸取向，在多個方向上有序排列，適用于需要全方位防護(hù)的應(yīng)用場景。在其中一種技術(shù)方案中，3d打印程序設(shè)計了沿著軸向打印了水平方向、多軸取向、垂直方向的屏蔽件。

46、本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)之一在于提供了一種高長徑剛性材料輔助3d打印單向流場誘導(dǎo)取向提高電磁屏蔽的可行方案。利用墨水直寫3d打印技術(shù)進(jìn)行配套打印可實(shí)現(xiàn)具有各向異性的屏蔽件打印制備，3d打印既滿足了個性化的定制，也提供了誘導(dǎo)取向的流場，納米粒子在流場高剪切速率下定向排布，實(shí)現(xiàn)晶粒晶面有序排列、晶體搭建的導(dǎo)電路徑有序排列、導(dǎo)電路徑形成網(wǎng)絡(luò)空隙有序排列有效的延長了電磁波傳播路徑和增大了電磁波與界面相互作用的頻率，實(shí)現(xiàn)了電磁波的有效管理。（圖2）

47、利用上述高碳基填料負(fù)載的3d打印墨水及其配套的直寫3d打印制備方法，所制備的碳纖維輔助流場取向的電磁屏蔽制件樣品，厚度為2.5?mm時，無取向的工件電磁屏蔽效能（se）為45.5?db，而具有平行取向和垂直取向結(jié)構(gòu)的材料分別提高到73.9?db和58.3?db。（圖1）

48、需要強(qiáng)調(diào)的是，采用高長徑比剛性輔助流場來引導(dǎo)碳納米粒子取向的電磁屏蔽組件，相較于當(dāng)前技術(shù)水平下制造的碳基材料工件在屏蔽效能方面展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)越性。這一創(chuàng)新方法能夠在保持相同乃至縮減材料厚度的情況下，實(shí)現(xiàn)更卓越的電磁屏蔽效果。例如，shailaja?pande等人采用溶劑澆鑄以及溶劑澆鑄和壓縮成型技術(shù)相結(jié)合的方法制造了均勻分散的mwcnt/pc復(fù)合材料，2?mm厚度情況下，屏蔽值為43?db。ding-xiang?yan等人通過高壓固相壓縮成型實(shí)現(xiàn)了基于還原氧化石墨烯和聚苯乙烯的電磁干擾屏蔽復(fù)合材料，2.5?mm厚度下，屏蔽值為45.1?db。碳纖維（cf）增強(qiáng)聚丙烯酰胺/木纖維復(fù)合板采用機(jī)械研磨輔助熱壓而成的電磁屏蔽件最佳屏蔽值為41.03?db。同時經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，目前在3d打印技術(shù)制備屏蔽件的相關(guān)文獻(xiàn)報道及專利中未提及3d打印單向流場誘導(dǎo)納米粒子取向排列以及碳纖維輔助流場誘導(dǎo)納米粒子取向可增強(qiáng)電磁屏蔽，說明本領(lǐng)域技術(shù)人員未曾設(shè)想采用3d打印技術(shù)制備多級取向的電磁屏蔽制件。

49、本發(fā)明至少包括以下有益效果：

50、1、本發(fā)明所提供的具有各向異性的電磁屏蔽制件，電磁屏蔽性能已經(jīng)大幅超過20db的商用電磁屏蔽標(biāo)準(zhǔn)；同時還具備輕質(zhì)和耐高溫的特性，符合當(dāng)今電子設(shè)備微型化、電子元件高集中化、高頻化的發(fā)展趨勢。

51、2、本發(fā)明基于3d打印的非牛頓流體連續(xù)單向擠出，其擠出流場具有一定的剪切作用，十分適合微觀取向結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。同時引入高長徑比的剛性碳纖維（cf）粒子，通過微米級限域作用，限制納米粒子的自由運(yùn)動，輔助納米粒子在diw?3d單向打印流場剪切作用下的有序排列。這種有序排列形成的微觀取向結(jié)構(gòu)，能夠有效地解決局部電磁波“堆積”。微觀取向結(jié)構(gòu)與3d打印結(jié)構(gòu)設(shè)計耦合，構(gòu)建起微觀到宏觀的多級有序取向結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)3d打印對emi性能的各向異性調(diào)控。

52、3、本發(fā)明使用基于增材制造的3d打印技術(shù)，通過逐層堆疊的方式構(gòu)建任意定制的幾何形狀，可以快速、高效地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)一體化定制，具有打印模型更迭成本低、精度高、周期短、增材制造節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，加工優(yōu)勢明顯。屏蔽件的結(jié)構(gòu)設(shè)計對于有效管理電磁波至關(guān)重要，例如法拉第籠的設(shè)計、多層屏蔽、屏蔽篷等都可實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽性能的改善。

53、4、本發(fā)明所提供電磁屏蔽件的diw打印工藝不僅保留了該技術(shù)在定制化設(shè)計上的靈活性和精準(zhǔn)度，而且還獨(dú)創(chuàng)性地利用打印過程來誘導(dǎo)材料內(nèi)部的特殊流場，從而實(shí)現(xiàn)對納米填充材料的定向排列，這是一個前所未有的創(chuàng)新點(diǎn)。

54、5、本發(fā)明所提供的碳纖維（cf）輔助取向，高長徑比的剛性材料的定向排列驅(qū)動一定范圍內(nèi)的納米粒子發(fā)生定向偏轉(zhuǎn)，構(gòu)建了微觀取向，提高電磁屏蔽。除此以外，碳纖維導(dǎo)電粒子的加入并未破壞導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)，并促進(jìn)其他碳材料界面相互作用。

55、6、本發(fā)明所提供的3d打印墨水填料為碳基材料，這類打印墨水在電磁屏蔽應(yīng)用中除了克服了金屬材料易腐蝕、密度高、難加工等缺點(diǎn)，卓越的導(dǎo)電性能、良好化學(xué)穩(wěn)定性以及柔性等特點(diǎn)是解決現(xiàn)存電磁波干擾現(xiàn)狀的潛力材料。尤為值得一提的是，碳基材料的柔性特征，為設(shè)計復(fù)雜曲面、可穿戴設(shè)備或需要適應(yīng)動態(tài)變形的應(yīng)用場景提供了可能，這是傳統(tǒng)剛性屏蔽材料難以企及的優(yōu)勢。

56、7、本發(fā)明所提供的3d打印墨水及其制備方法，操作工藝簡單，不涉及化學(xué)反應(yīng)，安全無毒，易于推廣。

57、本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。