电磁屏蔽材料的研究进展-于名讯
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[高分子材料] 高性能电磁波屏蔽材料研究取得新进展
![[高分子材料] 高性能电磁波屏蔽材料研究取得新进展](https://img.taocdn.com/s1/m/cfc2a18558fb770bf68a5528.png)
2018-06-04信息时代电子电气设备的迅猛发展在给人们带来方便的同时，也产生了大量的负面效应，如电磁信息泄露、电磁环境污染和电磁干扰等新的环境污染问题。
高性能电磁波屏蔽材料已成为解决电磁波污染的关键技术。
随着高频高速5G时代的到来以及可穿戴设备的发展，对电磁屏蔽材料提出了更高的要求。
金属材料虽具有良好的电磁屏蔽性能，但其密度大、易腐蚀等特点限制了其进一步应用。
因此，发展高效、轻质、柔性、耐腐蚀金属基电磁波屏蔽材料是一项重大挑战。
图1 高性能电磁屏蔽碳包覆银纳米线杂化海绵的制备：（a）Ag@C的制备示意图；（b）碳化前与（c）碳化后杂化海绵示意图及实物图；（d）不同形状的杂化海绵，表现出优异的力学性能；（e）杂化海绵屏蔽电磁波原理示意图。
近日，香港中文大学教授廖维新，中国科学院深圳先进技术研究院汪正平、孙蓉团队在国际纳米材料期刊Small上发表了最新研究成果Anticorrosive, ultra-light and flexible carbon-wrapped metallic nanowire hybrid sponges for highly efficient electromagnetic interference shielding（《用于高性能电磁屏蔽的耐腐蚀轻质柔性碳包覆金属纳米线杂化泡棉》）。
科研人员采用水热法和高温退火制备了碳包覆银纳米线杂化海绵（Ag@C），该Ag@C海绵具有超轻（极低的密度mg/cm3）、良好的力学性能（可弯折、扭曲，以及在90%压缩应变下完全回复）和优异的电磁波屏蔽性能（在X-band和Ku-band高于70 dB）。
更为重要的是，由于壳层碳对银线的有效包覆及其特殊的多孔结构，Ag@C海绵表现出超疏水（水接触角158°）和优异的耐腐蚀性能（在pH=0的硝酸溶液下浸泡7天屏蔽性能无明显变化）。
该杂化海绵结合了金属优异的屏蔽性能和碳材料的轻质、柔性和耐腐蚀等优点，综合性能远优于传统金属材料和普通碳材料。
石墨烯在电磁屏蔽与吸波材料方面的应用及研究进展
徐 怀 良 等[13]采 用 溶 剂 热 法 合 成 了石墨烯与F e3O4复合材料。吸波性测 试结果显示，在 2 ～18GHz频率范围，
加 使 得 复 合 材 料 的 饱 和 磁 化 强 度、 剩余磁化 强 度 和 矫 顽 力 降 低。随 着
F e3O4空心半球/ R - G O的质量分数为 30%、厚度为 2.0mm、复合材料在频率
收达到-14.1dB。 李敏等[12]研究了氧化石墨烯的掺
杂量对复合吸波材料晶体结构、表面
当复合材料厚度为 1.5m m时，在 10 ～ 形貌、磁性能和吸波性能的影响。研究
16G H z范围内反射损耗均在-10d B以 表明，掺杂氧化石墨烯，并没有改变M
下 ；当复合材料厚度为 3m m时，材料 型钡铁氧体的相组成和多边形的形
收峰值可以达到-26.5dB。 张晓林等[16]制备了不同比例下的
的引发剂，将功能化石墨烯与单体一 起聚合。在原位聚合反应中，石墨烯在
石墨烯/钛酸钡（B a T i O3）及石墨烯/ F e3O4复合粉体，并研究了复合粉体的 吸波性能。当石墨烯与钛酸钡的质量
聚合物网络中分散的比较均匀，利于 材料性能的稳定。
一、电磁屏蔽与吸波材料的原理
根据材料的电磁参数（相对复介 电常数和相对复磁导率），可以对材料 吸收电磁波的性能做出评估。评价吸 收电磁波性能的方法有很多，目前比 较公认的评价方法是基于传输线理论
新材料产业 NO.9 2013 37
关 注 FOCUS
来 计 算 吸 波 强 度[5]，也 称 为 反 射 损 耗 (Reflection Loss，RL)。
粉体复合材料，制备方法相对简单。 李国显等[15]采用液相沉积技术制
吸收频率由高频向低频方向移动，且 吸 收 频 带 有 变 宽 的 趋 势，复 合 粉 末
加 使 得 复 合 材 料 的 饱 和 磁 化 强 度、 剩余磁化 强 度 和 矫 顽 力 降 低。随 着
F e3O4空心半球/ R - G O的质量分数为 30%、厚度为 2.0mm、复合材料在频率
收达到-14.1dB。 李敏等[12]研究了氧化石墨烯的掺
杂量对复合吸波材料晶体结构、表面
当复合材料厚度为 1.5m m时，在 10 ～ 形貌、磁性能和吸波性能的影响。研究
16G H z范围内反射损耗均在-10d B以 表明，掺杂氧化石墨烯，并没有改变M
下 ；当复合材料厚度为 3m m时，材料 型钡铁氧体的相组成和多边形的形
收峰值可以达到-26.5dB。 张晓林等[16]制备了不同比例下的
的引发剂，将功能化石墨烯与单体一 起聚合。在原位聚合反应中，石墨烯在
石墨烯/钛酸钡（B a T i O3）及石墨烯/ F e3O4复合粉体，并研究了复合粉体的 吸波性能。当石墨烯与钛酸钡的质量
聚合物网络中分散的比较均匀，利于 材料性能的稳定。
一、电磁屏蔽与吸波材料的原理
根据材料的电磁参数（相对复介 电常数和相对复磁导率），可以对材料 吸收电磁波的性能做出评估。评价吸 收电磁波性能的方法有很多，目前比 较公认的评价方法是基于传输线理论
新材料产业 NO.9 2013 37
关 注 FOCUS
来 计 算 吸 波 强 度[5]，也 称 为 反 射 损 耗 (Reflection Loss，RL)。
粉体复合材料，制备方法相对简单。 李国显等[15]采用液相沉积技术制
吸收频率由高频向低频方向移动，且 吸 收 频 带 有 变 宽 的 趋 势，复 合 粉 末
新型电磁干涉屏蔽与吸波材料研发成功
商业领袖奖颁奖庆典在深圳 隆重举行 ， 施 耐德 电气 中国投 资有 限公 司 中国区 总裁杜华君荣膺 ２ ０ ０ ８年 “ 年度 中国最 佳商业领袖 ”大奖 。 次评 奖的 目的在 此 于认 可并表 彰在 当今瞬 息万变 的中 国 商业环 境下 取得 巨大商 业成就 的商界
领袖 。
他 们 正 在 以坚
据介绍 ， 究人 员利用有序介孔碳 研 材料取代常见 的碳纤维 、 碳纳米管 、 石
和创造价值 。 在经过有关专家及组织的 严格而科学的评测， 以及对入围企业家 在战略发展、领导风格、社会道德感和 责任心、 创新项 目及 Ｃ Ｏ的个人管理理 Ｅ 念， 以及公司所取得的财政业绩等方面 的综合考评 ， 包括真功夫全球华人餐饮
而 帮 助 用 户最 大程 有 二 十年的时间， 曾在 多 个 国 家 负责 施 耐 德
新型 电磁 干涉 屏蔽 与 吸波材 料研发成功
据来 自中 国科 学 院上 海硅 酸 盐
研究所的消息， 由研 究 员 刘 茜 课 题 组 与
已经 达 到 １０亿 人 民 币。 ９
潘裕柏课题组共 同合作 ， 在电磁干涉屏 蔽与 吸波材料研究上取得创新成果 ， 该
研 究 工 作 已 发 表 在 Ａ ｖ ｎ ｅ ｄａｃｄ
Ｆ ｎ ｔｏ ａ ａ ｅ ｉ ｌ ｕ ｃ ｉｎ ｌＭ ｔ ｒ ａ ｓ杂志上 ，并得 到了很高 的评价 ， 为该材料 在电磁波 认 的干涉屏 蔽和吸 收领域 显示 出 良好 的
波段处 ， 该材 料对微波 的吸收占复合材 料总屏蔽效率贡献的 ８ ． ％ ７ ５。 这种材料还有一个更多的优点， 其 材料制备方法 比较简单， 不需要复杂的 设备， 对于产 品的市场普通起着至关重 要的作用。
读者服务卡编号 ０ ３ ２ 口
电磁屏蔽塑料的研究进展
１ 电磁 屏 蔽 原 理
２２ 填充 型复 合 电磁 屏 蔽 塑 料 ． 填 充 型 复 合 电 磁 屏 蔽 塑 料 由 电 绝 缘 性 能 较 好 的合 成 树 脂 、 有 优 良导 电性 能 的 填 料 及 其 它 添 加 剂 通 过 混 炼 造 粒 ， 具
电磁 屏 蔽 材 料 主 要用 来 防止 高 频 电磁 场 的影 响 ， 采 用 它
８ ２
工 程 塑 料 应 用
２１ ０ ０年 ， ３ 第 ８卷 ， ９期 第
电磁 屏 蔽 塑 料 的 研 究 进 展
徐 勤涛 孙 建生 。 侯俊 峰。 杨 丰帆 赵秀 芬 刘 景 于 万增 。
（． １ 中国兵器工业 集团第五三研究所 ， 济南 ２０ ３ ； ２ 南京军事代表局驻济南地区军事 代表室 ， ５０ １ ． 济南
随 着 电子 工 业 的高 速 发 展 ， 种 民用 和 军 用 电 子 产 品 数 各
磁控 溅射 、 电镀或化学镀 、 塑料制 品涂覆 导电涂料 等方法 在 塑料表面获得很薄 的金属层 ， 从而 达到 屏蔽 的 目的 ３ 。金
属熔 融 喷射 、 镀 或 化 学 镀 等 方 法 虽 导 电 性 好 ， 成 本 相 对 电 但 较 高 ， 对 塑 料 制 品 涂 覆 导 电 涂 料 的 方 法 ， 其 低 成 本 和 中 而 以 等屏 蔽 效 果 占据 电磁 屏 蔽 材 料 的 主要 市 场 。 如 日本 海 尔 兹 化 学 株 式 会 社 的 Ｐ Ｓ一１０和 Ｐ Ｓ一２０电磁 屏 蔽 涂 料 ， Ｌ ０ Ｌ ０ 屏
低 电阻的导体材料 ， 利用电磁 波在屏蔽导体表面产生反射 以 及在导体内部产 生吸收和 多次反射而起到屏蔽作 用 ， 目的 其 是 为了有效地 防止 电磁 波从 一侧 空间 向另一 侧 空间传 播 。 通常有 ３种不 同机 理进 行衰 减 ： １ 在 入射 表 面 的反射 衰 （） 减 ；２ 未 被反 射而 进入屏 蔽 体 的电磁 波被 材 料吸 收 的衰 （） 减 ；３ 在屏蔽体内部的多次反射衰减 。 （）
２２ 填充 型复 合 电磁 屏 蔽 塑 料 ． 填 充 型 复 合 电 磁 屏 蔽 塑 料 由 电 绝 缘 性 能 较 好 的合 成 树 脂 、 有 优 良导 电性 能 的 填 料 及 其 它 添 加 剂 通 过 混 炼 造 粒 ， 具
电磁 屏 蔽 材 料 主 要用 来 防止 高 频 电磁 场 的影 响 ， 采 用 它
８ ２
工 程 塑 料 应 用
２１ ０ ０年 ， ３ 第 ８卷 ， ９期 第
电磁 屏 蔽 塑 料 的 研 究 进 展
徐 勤涛 孙 建生 。 侯俊 峰。 杨 丰帆 赵秀 芬 刘 景 于 万增 。
（． １ 中国兵器工业 集团第五三研究所 ， 济南 ２０ ３ ； ２ 南京军事代表局驻济南地区军事 代表室 ， ５０ １ ． 济南
随 着 电子 工 业 的高 速 发 展 ， 种 民用 和 军 用 电 子 产 品 数 各
磁控 溅射 、 电镀或化学镀 、 塑料制 品涂覆 导电涂料 等方法 在 塑料表面获得很薄 的金属层 ， 从而 达到 屏蔽 的 目的 ３ 。金
属熔 融 喷射 、 镀 或 化 学 镀 等 方 法 虽 导 电 性 好 ， 成 本 相 对 电 但 较 高 ， 对 塑 料 制 品 涂 覆 导 电 涂 料 的 方 法 ， 其 低 成 本 和 中 而 以 等屏 蔽 效 果 占据 电磁 屏 蔽 材 料 的 主要 市 场 。 如 日本 海 尔 兹 化 学 株 式 会 社 的 Ｐ Ｓ一１０和 Ｐ Ｓ一２０电磁 屏 蔽 涂 料 ， Ｌ ０ Ｌ ０ 屏
低 电阻的导体材料 ， 利用电磁 波在屏蔽导体表面产生反射 以 及在导体内部产 生吸收和 多次反射而起到屏蔽作 用 ， 目的 其 是 为了有效地 防止 电磁 波从 一侧 空间 向另一 侧 空间传 播 。 通常有 ３种不 同机 理进 行衰 减 ： １ 在 入射 表 面 的反射 衰 （） 减 ；２ 未 被反 射而 进入屏 蔽 体 的电磁 波被 材 料吸 收 的衰 （） 减 ；３ 在屏蔽体内部的多次反射衰减 。 （）
电磁屏蔽材料的研究
电磁屏蔽材料的研究作者：曹启兰来源：《科学与技术》2014年第10期摘要：本文系统总结了新型电磁材料中电磁屏蔽材料的基本概念，发展现状和种类，较为详细地介绍了几种电磁材料的相关应用。
关键词：电磁屏蔽材料;分类;发展前景;应用。
（一）屏蔽材料分类屏蔽是利用屏蔽体（特定性能的材料）阻止或衰减电磁骚扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手段之一[1]。
屏蔽有两个目的：限制内部辐射的电磁能量泄漏;防止外来的辐射干扰进入。
根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下三大类：1.电场屏蔽电场屏蔽主要是为了防止电子原件或设备间的电容耦合，它采用金属屏蔽层包封电子器件或设备，其屏蔽体采用良导体制作并有良好的接地，这样就把电场止于导体表面，并通过地线中和导体表面上的感应电荷，从而防止由静电耦合产生的相互干扰。
2.磁场屏蔽磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。
磁场屏蔽是把磁力线封闭在屏蔽体内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，为屏蔽体内外的磁场提供低磁阻的通路来分流磁场。
屏蔽体是用高导磁率材料，有效防止低频磁场的干扰。
其屏蔽效能主要取决于屏蔽材料的磁导系数，材料的磁导率愈高，磁阻愈小，屏蔽效果就愈显著。
3.电磁屏蔽电磁屏蔽主要用于防止在高频下的电磁感应，利用电磁波在导体表面上的反射和在导体中传播的急剧衰减来隔离变电磁场的相互耦合，从而防止高频率电磁场的干扰。
利用趋肤效应可以阻止高频电磁波良导体而做成电磁屏蔽装置。
电磁屏蔽是抑制干扰、增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段，合理地使用电磁屏蔽，可以抑制外来高频电磁波的干扰，也可避免作为干扰源去影响其他设备。
（二）电磁屏蔽材料的进展1.工业硅钢材料工业硅钢片分为冷轧取向和热轧取向硅钢片两种。
硅钢片最初是提高工业纯铁的电磁屏蔽效能同时降低材料的矫顽力和反复磁化损耗中演变出来的。
通过硅钢片中硅的含量，明显改善材料的电磁屏蔽效能，但是这时的硅含量不能超过4%，否则材料的脆性增加，其机械加工性能会急剧恶化。
电磁屏蔽材料的进展分析
电磁屏蔽材料的进展分析关键词：电磁；屏蔽材料；进展分析前言：在国家科技创新和人才创新的大力号召下，电子器件在各行各行也得到了广泛普及，电子元器件的精密度和灵敏度也得到了很大提升。
但在给人们带来福利的同时，电磁波辐射也成为困扰电子产品销售的主要问题，并引发了一系列的社会问题和安全问题。
但电磁屏蔽材料的提出，不仅解决了这一难题，还推动电磁屏蔽材料的创新发展。
1.电磁屏蔽材料的使用现状1.消费电子产品和通信设备中的广泛应用在5G时代逐步临近的背景下，很多高频率的引入、硬件零部件的升级以及联网设备及天线数量的成倍增长，设备与设备之间及设备本身内部的电磁干扰无处不在，电磁干扰和电磁辐射对电子设备的危害也日益严重。
同时伴随着电子产品的更新升级，设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升。
未来高频率高功率电子产品的瓶颈是其产生的电磁辐射和热，为了解决此问题，电子产品在设计时将会加入越来越多的电磁屏蔽及导热器件。
因此电磁屏蔽和散热材料及器件的作用将愈发重要，未来需求也将持续增长【1】。
1.电磁屏蔽和导热产业规模持续增长近年来，随着我国软硬件技术不断升级，消费电子产品创新及通信设备升级推动电磁屏蔽和导热材料市场稳步增长。
在这种情况下，我们可以预见的是，随着5G时代下游市场的快速发展，将带来电磁屏蔽和导热材料和器件的巨大增量需求，因此我们认为2021年以后，电磁屏蔽与导热材料市场增速有望在此基础上进一步显著提升【2】。
1.电磁屏蔽材料的创新应用1.采用差异化策略在国际市场上，电磁屏蔽和导热领域已经形成了相对稳定的市场竞争局面，但电磁屏蔽材料主要都被国外几家知名的厂家所垄断。
而在国内市场上，由于我国的电磁屏蔽材料起步较晚，市场规模较小，在近几年生产企业数量增加的背景下，电磁屏蔽材料的种类与数量才得以提升。
但大多数产品品种都较少，同质化严重，技术含量也较低，未形成完整的产品体系。
但随着我国技术水平的提升，目前也有一部分地区的企业慢慢具备了自主研发和生产中高端产品的能力，可以独立完成电磁屏蔽材料的导热制作和方案。
水泥基电磁屏蔽材料的研究进展
的平均屏蔽效能为分别为 17. 47 dB、10. 71 dB、9. 51 dB。由 表 1 可知，银粉、铜粉、镍粉的相对磁导率均为 1，但电导率属 银粉最大，所以掺银粉的试样比另外两种试样的屏蔽效能要 好。金属纤维一 般 有 不 锈 钢 纤 维、镍 纤 维 等，它 比 金 属 粉 末 具有更好的屏蔽效能，因为其在水泥基中更容易通过相互搭 接而形成导电通道。不锈钢纤维对电磁波产生损耗主要是 反射损耗［4］。当频率一定时，不锈钢纤维的长径比越大，则 不锈钢纤维水泥基的电磁屏蔽效能越高［5］。在水泥中掺入 体积分数为 0. 9 % 的不锈钢纤维（ 直径 8 μm、长 6 mm） ，试 样在 1. 5 GHz 的 屏 蔽 效 能 达 65. 5 ～ 77. 1 dB［4］。谭 宏 斌 等 人［6］在水泥基中掺入占水泥质量分数 1. 5 % 的不锈钢纤维 （ 直径 0. 18 mm，长 4 ～ 5 mm） ，试样在频率为 8 GHz 的屏蔽 效能达 42 dB。GuoxuanXiong 等人［7］在水泥基中掺入体积分 数为 5 % 的镍纤维（ 直径 8 μm） ，厚为 10 mm 试样在频率为 100 kHz ～ 1. 5 GHz 频段屏蔽效能平均值达 45. 9 dB，最大值 可达 47. 8 dB。 2. 2 掺入碳系材料
SE = RdB + AdB + BdB
（ 1）
RdB
=
106
+ 10lg（ σ ） fμr
AdB = 8. 7t 槡πfμ0 μr σ
BdB = 20lg［1 － exp（ － 2t 槡πfμ0 μr σ） ］
其中： AdB 为吸收损耗； RdB 为表面反射损耗； BdB 为屏蔽 体的两个界面间多次反射损耗 （ 当 AdB ＞ 10 dB 时，BdB 可忽 略） ； σ 为屏蔽材料电导率，s / m； μr 为屏蔽材料相对磁导率， H / m； f 为电磁波频率，Hz； μ0 为真空磁导率，H / m； t 为屏蔽材 料厚度，m。
电磁屏蔽和吸波材料的研究进展
第1期电子元件与材料V ol.24 No.1 2005年1月ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS Jan. 2005电磁屏蔽和吸波材料的研究进展崔升，沈晓冬，袁林生，范凌云（南京工业大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210009）摘要:阐述了研究电磁屏蔽材料和吸波材料的重要性，分析了在不同情况下电磁屏蔽材料和吸波材料的作用机理。
综述了常见的电磁屏蔽材料的种类以及各种屏蔽用涂料、填料的特点，同时介绍了吸波材料的种类和研究热点，并着重讨论了导电填料、基体、复合工艺等因素对其屏蔽效能的影响关系。
最后对电磁屏蔽材料和吸波材料的研究和发展趋势也作了简要的阐述。
关键词:复合材料；电磁屏蔽；综述；吸波；屏蔽机理中图分类号: TG132.2 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2005）01-0057-05Research Development of Electromagnetic InterferenceShielding and Wave-absorbing MaterialsCUI Sheng, SHEN Xiao-dong, YUAN Lin-sheng, FAN Lin-yun(College of Material Science and Technology, Nanjing University of Technology, Nanjin 210009, China)Abstract: The significance of electromagnetic interference (EMI) shielding material and wave-absorbing material was explained. The mechanisms of shielding and wave-absorbing were analyzed in different conditions. The species of electromagnetic interference shielding material and the characteristic of dope and filling that were used in shielding material were reviewed. At the same time, the kinds of wave-absorbing material and researchful hotspot were introduced. Then the main effects of shielding effectiveness such as electric filling、polymer matrix and composite technique were emphatically discussed.Finally the trend of research and development is introduced.Key words:composite; electromagnetic interference shielding; review; wave-absorbing; shielding mechanism电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。
新型MXene材料显示出非凡的电磁干扰屏蔽能力
新型MXene材料显示出非凡的电磁干扰屏蔽能力当我们欢迎无线技术进入生活的更多领域时，额外的电子喧闹声使周围的电磁场变得越来越嘈杂。
为了限制额外的通信量，德雷塞尔大学的研究人员一直在测试以其抗干扰能力而闻名的二维材料。
他们的最新发现颁发在《科学》杂志上，它具有一种新型的二维材料的出色屏蔽能力，该材料可以吸收电磁干扰，而不仅仅是向后偏转。
这种称为碳氮化钛的材料是2011年在Drexel上首次生产的称为MXenes的二维材料家族的一部分。
研究人员发现，这些材料具有许多优异的性能，包罗令人印象深刻的强度，高电导率和分子过滤能力。
碳氮化钛的特殊特性是，它可以比任何已知材料(包罗当前大多数电子设备中使用的金属箔)更有效地阻挡和吸收电磁干扰。
“这一发现打破了电磁屏蔽领域中存在的所有障碍。
它不仅揭示了一种比铜更好的屏蔽材料，并且还展示了一种令人兴奋的新物理学，因为我们看到离散的二维材料与电磁彼此作用。
辐射与散装金属的辐射方式不同。
”杰出大学博士，德雷克塞尔工程学院的巴赫教授Yury Gogotsi说，他领导了进行该MXene研究的研究小组，其中还包罗韩国化学研究所的科学家。
科学技术，以及Drexel与研究所合作的学生。
虽然技术用户很少注意到电磁干扰(对工程师和技术人员而言是“ EMI”)，很可能是来自麦克风或扬声器的嗡嗡声，但这是设计该技术的工程师始终关注的问题。
EMI干扰的是其他电子组件，例如天线和电路。
它会降低电气性能，降低数据交换速率，甚至会中断设备的功能。
电子设计人员和工程师倾向于使用屏蔽材料来容纳和偏转设备中的EMI，方法是通过用铜笼覆盖整个电路板，或者比来通过将各个组件包裹在箔屏蔽中。
但是，这两种策略都会增加设备的体积和重量。
Gogotsi的小组发现，它的MXene材料比铜更薄，更轻，可以非常有效地屏蔽EMI。
他们的发现颁发在四年前的《科学》杂志上，表白一种名为碳化钛的MXene具有与当时行业标准材料一样有效的潜力，并且可以很容易地用作涂料。
关于方舱电磁屏蔽技术研究进展
关于方舱电磁屏蔽技术研究进展摘要：电磁屏蔽技术在现代通信、国防和科技领域中起着至关重要的作用。
方舱电磁屏蔽技术是一项关键的研究领域，旨在保护设备、通信和人员免受电磁辐射的干扰和危害。
本文简单介绍了电磁屏蔽技术，从技术研究角度出发，提出了应用新材料、改进设计方法、资金上的支持等有效策略，旨在促进方舱屏蔽技术的发展与应用。
关键词：电磁屏蔽技术；方舱设计；技术研究引言方舱电磁屏蔽技术的研究是为了确保方舱内的设备和通信系统能够在电磁环境中正常运行，并防止对人员造成潜在的危害。
这一领域的研究不断取得重要进展，为各种应用提供了更高的可靠性和安全性。
一、电磁屏蔽技术概述电磁屏蔽技术是一组方法和技术，通常用于保护设备、系统和人员免受外部电磁干扰和辐射的影响。
它的主要目标是创建一个封闭的环境，防止电磁辐射进入或离开特定区域。
电磁屏蔽技术广泛应用于各个领域，包括：军事、通信、医疗、航空航天、汽车工业和电子设备制造。
它们用于保护敏感设备免受干扰，提高通信系统的安全性，以及确保医疗设备的可靠性等等。
它使用的材料通常具有良好导电性的材料来制造电磁屏蔽结构，常见的屏蔽材料包括金属、导电聚合物和涂层材料。
这些材料不仅能够吸收或反射电磁辐射，而且还可以减少或防止其传播。
电磁屏蔽的内部结构通常采用盒子、罩子、外壳或层叠材料的形式，将要保护的设备或区域包裹其中，这些结构必须确保紧密的连接和导电性，以有效地屏蔽电磁辐射。
当电磁辐射传播时，遇到导电材料表面时，部分辐射会被反射，而一部分则会被吸收。
这种反射和吸收的效应称为波导效应，有助于降低辐射的强度。
合适的接地是确保电磁屏蔽效果的关键因素，因为它有助于将电磁辐射引导到地面，良好的接地系统能够防止辐射的积聚和反射[4]。
电磁屏蔽系统的性能通常需要进行测试和验证，以确保其符合规定的要求，这包括使用专业设备进行电磁兼容性测试和测量，以验证屏蔽效果。
随着技术的不断发展，电磁屏蔽技术也在不断演进。
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电磁屏蔽材料的研究进展于名讯徐勤涛庞旭堂连军涛刘玉凤( 中国兵器工业集团第五三研究所，济南250031)文摘阐述了研究电磁屏蔽材料的重要性。
综述了表层导电型、填充复合型、本征型导电高分子、导电织物、透明导电薄膜等电磁屏蔽材料的性能及特点，简要阐述了电磁屏蔽材料的发展趋势。
关键词电磁屏蔽，屏蔽效能，特点，发展趋势Research Progress of Electromagnetic Interference ShieldingMaterialsYu Mingxun Xu Qintao Pang Xutang Lian Juntao Liu Yufeng( Institute 53 of China’s Ordnance Industry Group，Jinan 250031)Abstract The significance of electromagnetic interference ( EMI) shielding material was explained． The proper-ties and characters of the electromagnetic interference shielding material such as the style of surface layer，filling，in-trinsic conductive polymer，conductive fabric and transparent conductive film were reviewed．The trend of research and development of the EMI shielding material is introduced．Key words Electromagnetic interference shielding，Shielding effectiveness，Characters，Trend ofdevelopment0 引言电磁污染会严重影响着人类生活。
首先，在军事和通讯领域中，电磁波的泄漏会造成泄密。
在海湾战争中，电磁干扰使伊拉克的指挥、控制、通讯系统受到沉重打击。
许多国家已经深刻的认识到电磁屏蔽的重要性，并在许多国防领域的通讯设备上作了电磁防护。
其次，在政治、外交、科研、经济情报等领域，电磁屏蔽技术也发挥着重要作用。
各种电子设备如手机、电脑等产生的电磁辐射严重危害人类健康。
因此，电磁屏蔽材料的开发研究及应用变的尤为重要和迫切［1－2］。
1 电磁屏蔽材料分类1．1 表层导电型屏蔽材料导电涂料能喷涂于ABS 等工程塑料、玻璃钢、木材、水泥面等非金属材料上，具有室温固化，附着力强的优点，是使手机、显示器、打印机等非金属外壳进行电磁屏蔽最为简便的一种处理方式［3］。
导电涂料成本低，简单实用且适用面广，可分为银系、铜系、镍系以及碳系 4 类。
( 1) 银系的导电性最高，性能稳定，屏蔽效果极佳，但价格昂贵，目前只应用于防止电磁要求较高的航空航天等高技术领域。
( 2) 铜系的导电性能仅次于银系，且价格低，因此铜粉是制备电磁屏蔽涂料的理想导电填料之一。
由于新制备的铜粉表面易氧化，使其导电性迅速下降。
因此铜粉防氧化技术是制备导电性能稳定的铜系导电涂料的关键技术［4］。
毛倩瑾等人［5］采用化学镀法在铜粉体上沉积金属银层，获得了导电性更为优良的Cu / Ag 复合电磁屏蔽涂层，体积电阻率由铜系涂层的50 mÙ·cm 下降到2． 5 mÙ·cm。
( 3) 镍系的导电涂料化学稳定性较好，对电磁波的吸收和散射能力强，屏蔽效果好，抗氧化能力比铜强，且价格适中，因而成为当前欧美等国电磁屏蔽用涂料的主流。
涂层厚度为50 ～70 ìm，体积电阻率为 1 mÙ·cm，屏蔽效果可达30 ～60 dB ( 500 ～ 1 000MHz) 。
例如TBA 公司开发的ECP502X 和ECP503，A．Cheson Colloids 公司的Electrody 440S 以及BEE化学公司ISO 1exR65 等均为镍系涂料产品。
( 4) 碳系导电涂料通常以炭黑作分散相制成的。
优点是价格便宜、化学稳定性好、相对密度小、分散性收稿日期: 2011 －10 －08作者简介: 于名讯，1964 年出生，研究员，主要从事隐身材料的研制与开发。
E －mail: mxyu53@ sina．com 通讯联系人: 徐勤涛，E －mail: tsintao@ sohu． com好，但由于碳系导电涂料导电能力弱，一般用作防静电涂层，很少用作电磁屏蔽涂层。
除表面喷涂电磁屏蔽涂料外，还有利用贴金属箔、金属熔融喷射、磁控溅射、电镀或化学镀等方法在非金属材料表面获得很薄的金属层，从而达到屏蔽的目的［6 －7］。
这几种方法由于工艺复杂、技术要求高、价格昂贵等各种条件限制，因此目前应用不广。
1．2 填充复合型电磁屏蔽材料1． 2．1 填充型电磁屏蔽塑料填充型复合屏蔽塑料是由导电填料和合成树脂通过混炼造粒，并采用注射成型，挤压成型或压塑成型等方法制得。
其填料一般有金属粉、金属纤维、炭黑、碳纤维、导电玻璃纤维及一些高分子纤维( PAN 纤维，聚苯胺纤维等) 等。
人们最早在聚合物中掺入金属粉末作导电填料，由于高填充量的粉末导电填料会使塑料力学性能大幅度下降，并使复合塑料密度大大增加，从而限制了该类塑料的应用。
因此近年来使用形状各向异性填料如金属纤维或金属片制造导电塑料的研究较多［8 －9］。
金属纤维有较大的长径比和接触面积，易形成导电网络，其导电率也较高。
铁纤维填充塑料综合性能优良，成型加工性好，日本钟纺公司开发出一种金属铁纤维与尼龙6、聚丙烯和聚碳酸酯等树脂复合而成的导电复合塑料，其屏蔽效能可达60 ～80 dB［1 0］。
不锈钢纤维具有耐磨、耐腐蚀、抗氧化性好、导电性能高等特点，虽然价格较高，但用量少，对塑料制品和设备的影响也小，如用6vol% Ö7 ìm 的不锈钢纤维填充塑料可与填充40vol% 铝片的屏蔽值相当，填充1vol% Ö8 ìm 的不锈钢纤维于热塑性树脂中可达到40 dB 的屏蔽效果［1 1］。
金属纤维在加工过程中容易折断而降低长径比，为了克服这一问题，Bayer 公司改进了复合工艺，将导电填料在距料筒末端前方约3D 的地方添加，此处由于具有足够压力可使物料均化，同时也减少了强烈的剪切作用引起的导电纤维的折断及磨损。
碳纤维密度小，易形成导电网络，还具有强化材料的功能。
一般在其表面镀一层金属膜，可以获得较好的屏蔽效果，如采用金属包覆PAN 基碳纤维，与环氧树脂、ABS、聚烯烃等基体材料复合后，制得的导电塑料在10 ～800 MHz 下测得其屏蔽性能平均为50dB，最高可达60 dB［1 2］。
碳纳米管( CNTs) 自从被发现以来就迅速成为研究热点之一［1 3］。
纯单壁碳纳米管组成的薄膜电导率高达6． 6 × 105 S / m［1 4］。
碳纳米管的超长径比( L /D ＞ 1 000) 极有利于形成三维网状结构的导电通道。
典型的添加碳纳米管的导电塑料的电导率，达到渗滤阀值时，碳纳米管的用量低于炭黑的 1 /10［1 5］。
徐化明等人［16］采用原位聚合法制取了聚甲基丙烯酸甲酯/ 定向碳纳米管( PMMA / ACNTs) 复合塑料。
CNTs的加入，使得PMMA 从绝缘体变成了定向和横向电导率分别为15 和 4 S / cm 的良导体，电导率提高了18个数量级。
王进美等［17］利用酸处理技术对CNTs 进行了改性处理，并对CNTs 进行镍铜混合镀。
结果表明，含复合镀层的CNTs 的电导率为17． 3 S / cm，在8. 2 ～ 12． 4 GHz 频段，电磁屏蔽效能平均值达71 dB 以上。
1．2． 2 填充型电磁屏蔽橡胶填充型电磁屏蔽橡胶是橡胶胶料和导电填料经过开炼机混炼或捏合机混合等工艺分散均匀，然后通过挤出( 模压) 、硫化等工艺而制得。
由于硅橡胶具有耐热、耐寒、脱模性能好、无生理活性等特点，成为电磁屏蔽橡胶基料的最佳选择。
用于电磁屏蔽橡胶的导电填料主要有金属系和碳系。
单一的金属填料因其自身的缺陷会影响到屏蔽橡胶的性能，采用化学镀的方式将一种金属镀到另一种金属表面，则可以扬长避短。
如在铜粉、铝粉或镍粉表面镀银，既能得高粉体的抗氧化性能，又能避免银粉的易迁移性，同时又较大地降低了成本。
孙建生等［18］研究了镀银铝粉填充量对电磁屏蔽硅橡胶电学和力学性能的影响。
结果发现，当填充量为230 份( 质量) 时，电磁屏蔽橡胶的体积电阻率为5．7 mÙ·cm，拉伸强度为2． 3 MPa，扯断伸长率为571% ，在30MHz ～10 GHz，屏蔽值大于78 dB。
由于镀银玻璃微珠具有质轻、电导率高、稳定好等特点，以其为填料制得的电磁屏蔽橡胶综合性能较好，近年来已引起人们的广泛研究。
邹华等［19］研究了镀银玻璃微珠的用量、粒径、表面改性工艺以及导电硅橡胶硫化程度等对电磁屏蔽橡胶的影响。
结果表明，镀银玻璃微珠的粒径越大，橡胶的导电性能越好; 湿法预处理和原位改性－分散工艺制得屏蔽橡胶的导电性能及稳定性优于直接干混工艺; 硫化程度的提高有利于提高材料的导电性能。
彭祖雄等［20］分别研究了用镀银玻璃微珠、碳纤维和镀银玻璃微珠/碳纤维复合填料填充的硅橡胶的电磁屏蔽效能。
结果表明，在2．6 ～ 3．95 GHz 内，镀银玻璃微珠填充量越大，导电硅橡胶的电磁屏蔽效能越高，当填充量为180 份时，材料的屏蔽效能的峰值为115． 2 dB，添加少量碳纤维能够提高复合填料填充导电橡胶的屏蔽效能。
碳纤维具有较大的长径比，在橡胶中容易搭接形成导电网络，填充较小量时就可能达到逾渗阈值。
胡拥军等［2 1］以碳纤维为填料制备了碳纤维/ 硅橡胶复合物，并探讨了碳纤维的填充量对硅橡胶导电性、电磁屏蔽性的影响，发现在2．6 ～ 3．95 GHz 频段内，当填充量为50 份时，橡胶材料的电磁屏蔽效能最高达到63 dB。
1．3 本征型导电高分子本征型导电高分子( ICP) 是由具有共轭ð键的聚合物经化学和电化学“掺杂”后形成的，通过“掺杂”使其电导率由绝缘体转变为导体，ICP 不仅通过反射损耗，更能通过吸收损耗达到EMI 屏蔽目的，因而比金属屏蔽材料更具有优势。
聚乙炔是发现最早的一种ICP，电导率接近铜，但环境稳定性差，在应用基础方面的研究比较薄弱。
环境稳定性好的聚苯胺( PAN) ，聚吡咯( PPY)和聚噻吩( PTH) 尽管发现较晚，但发展迅速，已成为目前的三大主要ICP 品种。