电磁屏蔽材料

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前言

 电磁屏蔽材料的介绍

伴随着科技的发展, 各种电子电气设备为社会提供高效率和便利的同时, 其产生的电磁辐射所带来的一系列问题日益严重, 已经对人们的生产和生活造成了一定的影响, 成为威胁人类健康的又一新污染源。电磁波引起的电磁干扰不仅直接影响电子设备的正常工作,  还会造成电子信息泄密,危害国家安全。电磁屏蔽材料是一种阻止电磁波的传播与扩散, 将辐射能限定在安全范围内, 减少电磁波的危害的防护材料。此外，电磁屏蔽材料能有效解决电磁波引起的电磁干扰和电磁兼容问题,  是电子设备的必需品,  对社会经济、居民生活和国防建设等具有重要意义。

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电磁屏蔽原理

 电磁屏蔽原理

电磁屏蔽就是利用屏蔽体对电磁能流进行反射、衰减等作用使之不能进入到屏蔽区域，事实上就是对电磁波在空间中的传播进行限制, 屏蔽体在中间就起到了至关重要的作用。

目前有多种方法可以对电磁屏蔽机理进行解释, 如电磁场理论法、传输线理论法等。传输线理论由于其计算方法简便、精度高而被广泛应用。传输线理论法时将屏蔽体看成传输线的一段, 电磁波辐射场靠近屏蔽体时, 在其表面会被反射一部分, 其余一部分透射进入屏蔽体继续传输。传输过程中, 在内部的电磁波又受到了屏蔽体的衰减, 在其两个界面上发生多次反射和透射。因此根据传输线理论法可知, 传播到屏蔽体表面的电磁波屏蔽机理有以下三种情况:一是在入射表面的反射耗散; 二是没有被反射而进入屏蔽体内部的电磁波被材料吸收的耗散;三是在进入屏蔽体后的电磁波被内部材料多次反射耗散。如图

电磁屏蔽原理示意图

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电磁屏蔽材料

 金属电磁屏蔽材料

金属是传统电磁屏蔽材料，因有良好的导电性和高磁导率而被大量使用。金属材料的导电能力比大多数高分子材料好，因此可以通过在高分子材料内部添加导电金属纤维或表面镀层等，来提高材料的电磁屏蔽性能。

通常对金属系屏蔽材料进行如下分类:一类是电导率较高的良导体类屏蔽材料, 这类材料对于高低频宽频段的电磁场都拥有较好的屏蔽效果, 如铜、银等。另一类是磁导率较高的铁磁类屏蔽材料, 这类材料对于低频段的磁场拥有较好的屏蔽效果, 如铁、镍等, 但这类材料存在电导率较低的缺点, 不适合高频段电磁场的屏蔽。在实际运用中, 通常对金属材料进行一定的复合。

常见金属系材料做法及优缺点

 碳系材料

碳系材料因具有良好的导电性能，也经常被用作电磁屏蔽材料。其主要形式有：(1)通过“掺杂”的方式。其中有效的一种是引入其他原子来代替石墨中的碳原子，即晶格掺杂。(2)通过复合的方式，与磁性材料或导电高聚物等进行复合，提高电磁屏蔽性能。(3)通过熔融混纺、浸润或涂覆等方式，负载到织物上，以制备电磁屏蔽织物。

其中石墨烯表现出比石墨、膨胀石墨和石墨纳米片更好的性能,能以更低的用量使电磁屏蔽材料有更高的导电性和屏蔽效能, 目前, 在利用碳系材料作为屏蔽材料主体时, 通常对其进行与高分子材料的复合。

碳系复合屏蔽材料的参数比较

 导电织物

导电织物由于拥有导电性好、质量轻、使用方便等优点而成为近几年研究的热点。 导电织物通常的做法有两种, 一是由金属纤维与纺织纤维混纺而成的织物, 二是在普通纺织品表面上添加一层金属功能层而形成的织物。导电织物既具有良好的电磁屏蔽效能, 又保持了纺织品原有耐折叠等特性。一些导电织物的常见做法及性能见表

常见金属纤维织物的屏蔽效能参数

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结语

 结语

电磁屏蔽材料由于其材料与结构的不同被赋予了不同性能，电磁屏蔽效果也有所差异。屏蔽材料的种类丰富, 各自存在性能上的特点, 总结如图

参考文献

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编辑：王静

校对：曹彬、刘亦婷、杨蕊嘉、张耀

校对：曹彬、刘亦婷、杨蕊嘉、张耀
来源：高分子物理学