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Hexaferrite-CNT-Rubber 복합 필름의 제조와 전자기파 흡수 및 차폐 특성

한국자기학회지, Volume 31, Number 6, 31 Dec 2021, Pages 314-321
강영민 (한국교통대학교 응용화학에너지공학부 에너지소재공학전공), 유지은 (한국교통대학교 산학협력단), 이상민 * (한국교통대학교 산학협력단)
Abstract
X-band(8~12 GHz)에서 우수한 전자기파 흡수능을 갖는 M -형 hexaferrite SrFe9.6Co1.25Ti1.25O19 분말과 다중벽 탄소나노튜브(2 wt%)
를 고무 바인더와 함께 용매에 분산하여 코팅액을 만들고, 코팅 applicator를 활용하여 hexaferrite-CNT-rubber 복합 필름을
polyimide(PI) 필름 위에 코팅하였다. Box 오븐에서 80 oC, 10분간 열처리 후 100 µm 두께의 복합 필름을 최종적으로 얻었다. X-선
회절 분석을 통해 필름 속의 자성 입자가 배향성이 없는 단상의 M -형 hexaferrite 구조임을 확인하였고, 전자현미경(SEM) 분석을 통
해 미세 구조와 필름의 두께를 확인하였다. 네트워크 분석기를 활용하여 S-parameter법으로 전자기파 흡수 특성과 차폐 특성을 측
정하였다. X-band 대역에서,  100 µm 두께의 단일 복합 필름은 SE= –15 dB 정도의 차폐 특성을 보였으며, 필름을 적층시켜 1.7mm
두께의 시트로 제작하였을 때 차폐 특성은 SE< –30 dB(99.9% 이상의 차폐), 흡수 특성은 RL= –7 dB(80% 에너지 흡수) 수준을 보
였다. 또한 단일 필름(100 µm)에 12 µm Cu foil을 부착하였을 때 SE= –70 dB 수준의 매우 우수한 차폐 특성이 얻어졌다.

M-type hexaferrite (SrFe9.6Co1.25Ti1.25O19 ) powders having an electromagnetic (EM) wave absorbing capability at X-band (8~12 GHz)
were dispersed with 2 wt% multi-walled carbon nanotubes (CNT) and rubber binder into a solvent to prepare a coating solution, and then
composite films having a thickness of ~ 100 µm were coated on polyimide (PI) film using a coating applicator. After curing the sample at
80 oC for 10min, flexible hexaferrite-CNT-rubber composite films could be obtained. The X-ray diffraction analysis revealed that the
ferrite particles in the composite film had randomly oriented single-phase M-type type hexagonal structure. Microstructure and thickness
of the film were confirmed through scanning electron microscope (SEM) analysis. EM wave shielding and absorbing properties were
measured by the S-parameter method using a network analyzer. A single layer of composite film ( 100 µm) exhibited a shielding
effectiveness (SE) of –15 dB. A 1.7 mm-thick sheet laminated with the composite films exhibited a SE< –30 dB and a reflection loss
(RL) of  –70 dB at full X-band, which implies that it blocks more than 99.9% and absorbs ~90% of the incident EM wave energy. In
addition, a SE of ~ –70 dB could be achieved when a 12 µm-thick copper foil was attached to a single layer of composite film (100 µm).
Keywords: 육방정페라이트; 복합 필름; 전자기파 차폐; 전자기파 흡수; 차폐능; 반사 손실; hexaferrite; composite film; EM shielding; EM absorption; shielding effectiveness; reflection loss
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2021.31.6.314