导电高分子复合材料的电磁屏蔽效能分析

高分子材料中的电磁屏蔽技术研究1. 引言近年来，随着电力、通讯技术的不断发展，电磁辐射对人类生活的影响也越来越引起人们的关注。

电磁辐射会影响机电设备的正常工作，导致信息泄露和私密性问题。

因此，电磁屏蔽技术的研究与应用变得越来越必要。

高分子材料作为电磁屏蔽材料的一类重要代表，其性能优越、加工方便、成本低廉，已经成为电磁屏蔽技术中的主要研究对象。

2. 高分子材料的电磁屏蔽机理高分子材料的电磁屏蔽机理主要取决于其导电性能、磁性能和吸收性能。

在高分子材料中，可以分为导电层和吸收层。

导电层主要是高分子基质中加入导电性能强的碳黑、金属粉末等填料，形成三维网络结构，通过电子迁移和导电形成屏蔽层，从而阻止电磁波的传播；吸收层主要是高分子基质中加入吸收性能强的磁性颗粒、石墨纳米片等材料，能够将电磁波转化为热能、电能等形式，并将其分散和扩散，从而达到屏蔽的效果。

3. 高分子材料的电磁屏蔽性能高分子材料作为电磁屏蔽材料，其性能主要包括导电性、磁性、吸收性等。

导电性能的好坏主要取决于填料的种类、导电性能以及填充量等因素。

磁性能主要对于低频电磁波屏蔽起作用，高分子基质中加入磁性颗粒能够提高材料对于低频电磁波的屏蔽效果。

而吸收性能则对高频电磁波屏蔽更为有效，高分子基质中加入吸收性能强的石墨纳米片等材料可以增加材料对于高频电磁波的吸收效果。

此外，表面导电性能也是影响高分子材料电磁屏蔽性能的重要因素。

4. 高分子材料电磁屏蔽材料的研究进展近年来，高分子材料的电磁屏蔽材料的研究进展非常迅速。

首先，通过改变填料种类、含量、粒度等因素，可以大大改善高分子材料的电磁屏蔽性能。

例如，细化填料粒度可以提高材料导电性能；通过添加银或铜等材料，可以提高高分子材料的导电性能和表面导电性能；在高分子基质中加入核壳结构的金属纳米颗粒，可以提高材料对于低频电磁波的屏蔽效应等等。

其次，高分子材料与其他材料复合，也是提高电磁屏蔽性能的重要途径。

例如，将高分子材料和碳纤维、石墨烯等材料复合，不仅能提高材料的电磁屏蔽性能，还可以减轻材料的重量和尺寸等问题。

导电高分子的应用学校名称：华南农业大学院系名称：材料与能源学院时间：2017年2月27日由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能, 使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术的开发和发展方面都具有重大的意义。

其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了更加广泛的研究和开发, 并在许多领域显示出了广阔的应用前景。

1在电子元器件开发中的应用1.1用于防静电和电磁屏蔽方面导电高聚物最先应用是从防静电开始的。

将特定比例的十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸混合酸掺杂的PANI与聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）树脂（ABS）共混挤出，制备了杂多酸掺杂PANI/ABS复合材料，通过现场聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一层导电PANI，表面电阻可控制在106-109Ω。

通过对复合材料EMI屏蔽的研究，发现在101 GHz下，复合材料的屏蔽效能随其中PANI含量的增大而增大。

1.2 导电高分子材料在芯片开发上的运用在各种带有微芯片的卡片以及条码读取设备上，高分子聚合物逐渐取代硅材料。

塑料芯片的价格仅为硅芯片的1%-10%，并且由于其具有可溶性的特性而更易于加工处理。

目前国际上已经研制出集成了几百个电子元器件的塑料芯片，采用这种导电塑料制造的新款芯片可以大大缩小计算机的体积，提高计算机的运算速度。

1.3 显示材料中的导电高分子材料有机发光二极管是由一层或多层半导体有机膜，加上两头电极封装而成。

在发光二极管的两端加上3伏-5伏电压，负极上的电子向有机膜移动，相反，与有机膜相连的正极上的电子向负极移动，这样产生了相反运动方向的正负电荷载体，两对电荷载体相遇，形成了“电子-空穴对”，并以发光的形式将能量释放。

由于它发光强度高、色彩亮丽，光线角几乎达到180度，可用于制造新一代的薄壁显示器，应用在手机、掌上电脑等低压电器上，也应用于金融信息显示上，使图像生动形象，并可图文通显。

利用电致变色机理，还可用于制造电致变色显示器、自动调光窗玻璃等。

综　述电磁屏蔽材料的屏蔽原理与研究现状赵灵智1,胡社军2,何琴玉2,李伟善2,陈俊芳2,汝强2(1.广东工业大学,广州510640;2.华南师范大学,广州510631)摘要:阐述了电磁屏蔽材料的重要性,介绍了不同情况下电磁屏蔽材料的屏蔽机理,常见的电磁屏蔽材料种类及其特点,综述了高分子导电涂料、表面敷层型屏蔽材料、纤维类复合材料、发泡金属类屏蔽材料近几年来的国内外研究现状及应用,因其具有良好的屏蔽效果而有望成为极具发展前景的一类包装材料。

关键词:电磁屏蔽;原理;现状;综述中图分类号:TB34;TB333　文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2006)02-0001-04收稿日期:2005-10-17基金项目:广东省自然科学基金项目(05200534)作者简介:赵灵智(1977-),男,江西赣州人,广东工业大学博士生,主攻电子信息材料、高性能电磁屏蔽和吸波薄膜材料的设计与研究。

Sh ielding pri nci p le and research progress ofelectro m agnetic sh ielding materialsZHA O Li n g -zhi 1,HU She -j u n 2,HE Q i n -yu 2,LI W ei -s han 2,CHENG Jun -fang 2,RU Q iang2(1.Guangdong U ni ve rsit y o f T echno logy ,G uang z hou 510640,Ch i na ;2.South Chi na N or m a lU niversity ,G uangzhou 510631,China )Abstract :T he significance of e lectro m agne tic shie l ding m a t e rial wa s explained .The shie l ding pri nci -p l e i n differen t cond iti ons ,the spec i e s and t he cha rac t e ristics o f gene ra l e l ec trom agnetic shie l ding m a t e rials w ere introduced .T he prog re ss and app licati on o f conducti ve po l ym ers ,surface -spreadi ng m ate ri a ls ,co m -posite fibe rs and foamed m eta lsw ere rev i ew ed .Itw as put fo r wa rd t ha t t hese m a teria l s w it h good shielding ef -fecti vene ss s hould have a b ri ght f u t ure in packag i ng eng i neering fi e l ds .K ey w ords :elec tromagne tic s h i e ldi ng ;shielding princ i p l e ;prog ress ;rev i ew 随着现代高新技术的发展,电磁波引起的电磁干扰(E M I )与电磁兼容(E M C )问题日益严重,在继噪音污染、空气污染、水污染之后,电磁波污染成为威胁人类健康的第四大公害。

复合材料的电磁性能测试与仿真分析近年来，随着科技的飞速发展，复合材料在工业、民用等领域越发广泛地应用，其具有轻质、高强、耐用、优异的机械性能等特点，成为众多领域中的首选材料。

然而，复合材料的电磁性能仍需要进一步探究和研究。

本文重点讨论复合材料的电磁性能测试与仿真分析。

一、复合材料的电磁性能简介电磁性能是指材料在电场或磁场中的响应情况，包括导电性、介电性、磁导率等。

对于普通的材料，这些性能可以通过简单的物理实验测量得到，然而对于复合材料这种多种材料复合而成的材料，其电磁性能的测试要比单一材料的测试难度大得多。

二、复合材料的电磁性能测试方法为了对复合材料的电磁性能进行测试，常用的方法有以下几种。

1. 静电感应法这种方法是通过静电感应产生电流来测量复合材料的导电性。

该方法适用于需要测量非常薄的材料或者需要测量电阻很大的材料。

2. 电阻法在材料两端加上电压，然后测量通过材料的电流，从而计算出其电阻。

这种方法适用于复合材料的电阻不是特别高的情况下进行测量。

3. 介电法介电法是通过在复合材料两端施加交变电压，并检测材料对这个交变电场的响应来测量介电常数和损耗因子。

三、复合材料的电磁性能仿真分析除了传统的实验方法，复合材料的电磁性能还可以通过计算机仿真来得到。

在计算机仿真中，人们可以通过进行电场、磁场计算，从而得到复合材料在电磁场中的响应情况。

这种方法有着较高的精度和数据量，可以得到很多实验很难获得的数据。

四、复合材料的电磁性能测试与仿真分析的应用复合材料的电磁性能测试与仿真分析技术的应用十分广泛，例如在飞机、汽车、电器等领域中，复合材料的电磁性能测试与仿真分析是必不可少的。

通过这些技术，可以对复合材料的电磁性能进行全面的检测和评估，为复合材料的应用提供了有力的支持。

五、结语在本文中，我们重点讨论了复合材料的电磁性能测试与仿真分析，介绍了几种常用的测试方法，并探讨了计算机仿真技术的应用。

综合起来，如何全面、准确地评估复合材料的电磁性能，对于推动复合材料在各个领域的应用都具有非常重要的意义。

导电高分子复合材料综述导电高分子复合材料是一种结合了导电填料和高分子基体的非金属导电材料。

由于其优异的导电性能和高分子材料的良好工艺性能，导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域得到了广泛应用。

本文将从导电填料、高分子基体、制备方法和应用领域等方面综述导电高分子复合材料的研究进展。

导电填料是导电高分子复合材料中的关键组成部分。

目前常用的导电填料包括金属填料、碳黑、导电纤维和导电聚合物等。

金属填料具有良好的导电性能，但其加工性差，易生锈。

碳黑填料性能稳定，但存在聚集现象，导致流变性能下降。

导电纤维可以提供较高的导电性能，但通常与高分子基体的相容性较差。

导电聚合物由于能够形成连续的导电网络，并且可以与高分子基体较好地相容，因此成为近年来发展的研究热点。

高分子基体对导电高分子复合材料的力学性能、导电性能和工艺性能等起着重要影响。

常用的高分子基体包括聚合物树脂、热塑性弹性体和热塑性聚合物等。

聚合物树脂由于具有良好的力学性能和化学稳定性，因此广泛应用于导电高分子复合材料。

热塑性弹性体由于可以在一定温度范围内恢复弹性，因此在导电弹性体材料中得到了广泛应用。

热塑性聚合物由于具有良好的工艺性能，在导电高分子复合材料中也得到了较好的应用效果。

制备方法是影响导电高分子复合材料性能的关键因素之一、常用的制备方法包括溶液共混法、熔融共混法、反应挤出法和电沉积法等。

溶液共混法通过将导电填料和高分子基体溶解在适当的溶剂中，然后通过挥发溶剂的方式获得导电高分子复合材料。

熔融共混法是将导电填料和高分子基体在高温下混炼，然后通过冷却固化得到复合材料。

反应挤出法是通过聚合反应实现导电高分子复合材料的制备。

电沉积法是将金属填料等导电材料沉积在高分子基体上来制备导电高分子复合材料。

导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域具有广阔的应用前景。

在电子和电器领域，导电高分子复合材料可以用于生产导电薄膜、导线、印刷电路板等；在电磁波屏蔽领域，导电高分子复合材料可以用于制备导电涂层和导电材料；在静电防护领域，导电高分子复合材料可以用于制备静电消除器和防静电材料。

电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理和研究现状分析0前言人类生活和生产中的电子产品和电子电器设备向空中发射或泄露的电磁波会形成电磁辐射。

表1所示为电磁波谱，其特点是波长依次由大到小,频率由低到高,能量由小变大。

电磁辐射不仅会干扰各种电子电器设备正常运转,而且还会给人类及其他生物体的健康带来威胁并产生损伤效应。

因此在许多场合需要采取电磁屏蔽的措施来消除或减少电磁辐射污染，国际无线电抗干扰特别委员会(CISPR)制定了相关的国际标准和试验方法。

研究表明,当电磁波的能量>124 eV时,就可以产生电离辐射效应。

根据表1所列出的电磁波各波段的特征参数,其中X射线和γ射线会对人体产生电离辐射效应,而可见光、红外线、微波则会对人体产生非电离辐射效应。

非电离辐射的危害机理主要体现在热效应、非热效应和累积效应3个方面。

表1 电磁波谱名称波长（真空中）/m频率/Hz能量/eV典型应用射频1~1043×（104~108） 1.24×（10-10~10-6）调频广播、导航、移动通信电视等微波10-3~13×（108~1011） 1.24×（10-6~10-3）雷达、卫星、微波炉、移动通信等红外线8×（10-6~10-3）3×1011~3.7×1014 1.24×（10-3~1）加热、夜视、光通信等可见光（380~800）×10-9（3.7~3.9）×1014 1.55×3.26——紫外线（10~380）×10-97.9×1014~3×1016 3.26~1.24×102杀菌、医学诊断X射线（10-3~1）×10-93×（1016~1020） 1.24×（102~106）癌症治疗、天体物理研究γ射线（10-3~10-4）×10-93×（1020~1021） 1.24×106——1电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理电磁屏蔽的作用是减弱由某些辐射源所产生的某个区(不包含这些源)内的电磁场效应,有效地控制电磁波从某一区域向另一区域辐射而产生的危害。

超高分子量聚乙烯复合材料的导电性能及应用前景超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为一种具有优异性能的高分子材料，具备高强度、高韧性、低摩擦系数、优异的化学稳定性等特点。

然而，由于UHMWPE本身属于绝缘材料，其导电性能较差，限制了其在某些领域的应用。

为了克服这一问题，人们通过添加导电材料制备了UHMWPE复合材料，以提高其导电性能。

本文将探讨UHMWPE复合材料的导电性能及应用前景。

一、UHMWPE复合材料的导电性能导电材料的添加可以有效提高UHMWPE材料的导电性能。

常见的导电材料包括碳纳米管、导电纤维、金属粉末等。

这些导电材料在UHMWPE中形成了连续的导电网络，从而提高了材料的导电性能。

此外，导电材料的添加还可以调控复合材料的导电性能，使其在不同领域具备不同的导电性能，适应多种应用需求。

二、UHMWPE复合材料的应用前景1. 静电消散材料由于UHMWPE具有良好的摩擦系数和低表面电阻，可以用于制备静电消散材料。

将导电材料掺入UHMWPE中，可以形成导电网络，从而提高材料的导电性能。

这种静电消散材料可以广泛应用于电子产品、防静电设备等领域，有效避免静电积聚引发的安全隐患。

2. 导电塑料制品通过在UHMWPE中添加导电材料，可以制备导电塑料制品。

这种导电塑料具有优异的导电性能和机械性能，可以广泛应用于电气设备、电子器件等领域。

例如，用导电UHMWPE制造的电线电缆外护套可以提高电缆的导电性能和机械强度，提高电线电缆的使用寿命和安全性。

3. 功能性复合材料导电UHMWPE可以与其他功能性材料复合，制备具有特殊功能的复合材料。

例如，将导电UHMWPE与磁性材料复合，可以制备用于电磁屏蔽的复合材料。

这种复合材料不仅具有优异的导电性能，还具备电磁屏蔽的功能，可广泛应用于电磁屏蔽材料、电子封装材料等领域。

4. 新能源领域应用导电UHMWPE在新能源领域也具有广阔的应用前景。

例如，利用导电UHMWPE制备的锂离子电池隔膜，可以提高电池的导电性能和稳定性，增强电池的循环寿命和安全性。

L MPM/PP 复合材料的导电性能Ξ熊传溪1 闻荻江2(1.武汉工业大学材料科学与工程学院,武汉　430070)(2.苏州大学化学化工学院,苏州　215006)摘　要　通过挤出拉伸制备了LMPM/PP 复合材料。

测定了LMPM/PP 复合材料的体积电阻率,并由此计算了复合材料对电磁波辐射的屏蔽效率。

结果表明,复合材料导电的临界体积分数φc与LMPM 的形态结构密切相关,LMPM 越细,φc 越低;当LMPM 形成纤维后,φc 更低。

LMPM 为0.1μm 时,φc =6%,再挤出拉伸时,φc =2%。

只有当φ>φc ,LMPM/PP 复合材料对电磁波辐射才有屏蔽作用,且屏蔽效率与(φ-φc )成线性关系。

关键词　聚丙烯,低熔点金属,复合材料,导电性能,屏蔽效率　O631随着电子工业,信息技术的迅速发展,电磁波的副作用日益明显,它影响电视和无线电广播的接收、医疗装置和航空设备的操作,甚至影响到人们的身体健康〔1-2〕,电磁波污染已成为人们关注的问题。

因此,需要专门考虑如何隔离电子装置的电磁辐射。

隔离电磁辐射的一种基本方法就是设法在电子装置上设置外罩,这种外罩具有导电性,能有效地衰减电磁信号〔3-4〕。

高分子材料成本低廉、质量轻、耐腐蚀、美观、容易成型,是理想的电子装置的外罩材料。

但是,在很宽的频率范围内,电磁波能穿透聚合物,因而不能起到屏蔽电磁波的作用,这就需要进行导电性改性。

一种广泛采用的方法是,用导电性薄膜覆盖聚合物材料制成外罩,或直接喷镀贵重金属,但造价高。

另一种方法是用导电炭黑填充聚合物,然而这种材料很脆。

碳纤维、金属纤维填充的复合材料有优异的屏蔽衰减性能和物理机械性能,其缺点是价格高,对模具、加工设备磨损严重,不能采用挤出、注射等成型工艺〔4-8〕。

作为电子装置的外罩材料的原材料,应具有:①导电性;②较高韧性和强度;③容易成型加工;④造价低。

聚丙烯(PP )是绝缘体,低熔点金属(LMPM )是良导体,LMPM 不仅可以原位纳米分散制备导电LMPM/PP 纳米复合材料,而且可以原位成纤制备LMPM/PP 原位复合材料,实现导电、增韧、增强和可加工性的统一。

复合材料的电磁屏蔽性能研究与优化近年来，随着电子设备的快速普及和无线通信的飞速发展，电磁辐射对人体健康和通信质量的影响日益凸显。

为了解决这个问题，复合材料的电磁屏蔽性能研究逐渐成为一个热门话题。

本文将介绍复合材料的电磁屏蔽性能研究的意义、方法以及优化策略。

首先，我们来了解一下复合材料的基本概念。

复合材料是指由两种或两种以上的材料组成的具有新的特性的材料。

通过将不同性质的材料按一定比例混合制备而成。

复合材料可以具有很高的强度、轻质化、高刚度等优点，因此在航空、航天、汽车制造等领域得到广泛应用。

复合材料的电磁屏蔽性能研究是指探究复合材料对电磁辐射的屏蔽效果以及相关机理的研究。

一方面，物质的本身对电磁辐射的散射和吸收会降低传播的强度，从而起到屏蔽的效果。

另一方面，复合材料的结构设计也会对电磁波的传播产生影响，因此研究电磁屏蔽性能既包括对材料本身的研究，也涉及结构的设计与优化。

为了研究复合材料的电磁屏蔽性能，科学家们提出了一系列的实验方法和仿真模拟技术。

常用的实验方法包括剪切箱实验、开路实验和波导法等。

剪切箱实验主要通过测量复合材料在不同频率下的反射损耗和透射损耗来评估其电磁屏蔽性能。

开路实验则通过将复合材料作为完全隔离的屏蔽体，测量其在外界电磁场作用下的电磁波穿透情况来评估屏蔽效果。

波导法则通过将复合材料置于波导中，测量复合材料中电磁波的传播和衰减情况来研究电磁屏蔽性能。

与实验方法相比，仿真模拟技术具有成本低、实验环境易控制的优势。

目前，有限元方法和时域有限差分法是两种常用的仿真模拟方法。

有限元方法通过划分出大量互不连接的小单元，建立模型并求解得到电磁场的分布情况，进而评估电磁屏蔽性能。

时域有限差分法则将电磁波方程离散化处理，通过数值求解得到电磁波的传播与衰减情况。

这些仿真模拟方法可以帮助科学家们更加清晰地了解复合材料的电磁屏蔽性能，并为后续的优化提供参考。

针对复合材料的电磁屏蔽性能优化，科学家们提出了多种策略。