電磁屏蔽材料的研究

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1、電磁屏蔽材料的研究2011級(jí)物理一班馮亞南2011013478摘要：電磁屏蔽的主要問題是電磁屏蔽材料的研究，本文從各種材料屏蔽的原理及其制備上分析各種材料的優(yōu)缺點(diǎn)，為電磁屏蔽材料的實(shí)用下打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：電磁輻射鐵磁材料與金屬良導(dǎo)體材料表面敷層薄膜屏蔽材料填充復(fù)合型屏蔽材料一、引言電磁波被廣泛被應(yīng)用于軍事、工業(yè)、民用等，但在帶來極大的方便的同時(shí)也帶來了嚴(yán)重危害：微型化容易造成誤動(dòng)、聲音及圖像障礙等；電子產(chǎn)品本身也向外發(fā)射不同頻率的電磁波,給在附近運(yùn)行的電子計(jì)算機(jī)以及其他通訊設(shè)備等造成干擾；電磁波通過輻射給生物體造成損害。所以,在當(dāng)今社會(huì),不論民用電子設(shè)備,還是軍用電

2、子設(shè)備,從環(huán)保角度出發(fā),都應(yīng)進(jìn)行電磁屏蔽。而電磁屏蔽的主要問題在于材料的選擇，本文就是在這個(gè)背景下對(duì)電磁屏蔽材料進(jìn)行研究，為更好的應(yīng)用于生產(chǎn)、生活打下基礎(chǔ)。二、電磁屏蔽的原理電磁屏蔽是為了限制電磁波從屏蔽材料的一側(cè)向另一側(cè)傳播。當(dāng)電磁波傳到屏蔽體表面時(shí)，低電阻的導(dǎo)體材料對(duì)電磁能流具有反射和引導(dǎo)作用，在導(dǎo)體材料內(nèi)部產(chǎn)生與源電磁場(chǎng)相反的電流和磁極化。從而使電磁波按三種機(jī)理進(jìn)行衰減：（1）在入射表面的反射衰減；（2）未被反射而進(jìn)入屏蔽體的電磁波被材料吸收的衰減；（3）在屏蔽體內(nèi)部的多次反射衰減。其效果通常用屏蔽效能(SE)來表示。屏蔽效能是指沒有屏蔽時(shí)入射或反射電磁波，與

3、在同一地點(diǎn)經(jīng)屏蔽后反射或透射電磁波的比值，即為屏蔽材料對(duì)電磁信號(hào)的衰減值，單位為dB。三、電磁屏蔽的主要材料及應(yīng)用電磁屏蔽的主要問題就是材料問題，下面就各種材料進(jìn)行分類，并根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際闡述其材料的優(yōu)缺點(diǎn)。（一）鐵磁材料與金屬良導(dǎo)體材料（1）鐵磁材料適用于低頻(100kHz以下)磁場(chǎng)的屏蔽,其作用原理是利用鐵磁材料高的磁導(dǎo)率引導(dǎo)磁力線通過高穿透材料并在附近空間降低磁通密度而達(dá)到磁屏蔽的目的。常用的鐵磁材料有純鐵、硅鋼等。（2）金屬良導(dǎo)體因具有較高的電導(dǎo)率而適合高低頻電磁場(chǎng)以及靜電場(chǎng)的屏蔽。最常用的是鋼板、鍍鋅薄鋼板、等電導(dǎo)率好的材料。金屬屏蔽材料還具有優(yōu)良的力學(xué)性能,

4、但是也有密度大、易腐蝕、不易加工等缺點(diǎn),局限性較大。因此鐵磁材料與金屬良導(dǎo)體材料常用于民用方面。（二）表面敷層薄膜屏蔽材料這類材料是使絕緣體的表面附著一層導(dǎo)電層,從而達(dá)到屏蔽的目的,屬于以反射損耗為主的屏蔽材料。他們通常由化學(xué)鍍金、真空噴鍍、濺射、金屬熔射以及貼金屬箔等方法制得。每一種都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。4/4(1)化學(xué)鍍金化學(xué)鍍金是采用非電解電鍍法把金屬Ni、Fe-Ni[6]或Cu/Ni等鍍到可鍍樹脂表面。由這種方法得到的材料優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電性好，不易部分脫落，可批量生產(chǎn)。缺點(diǎn)是適宜電鍍的塑料品種較少，而且需要特種技術(shù)，對(duì)身體和環(huán)境都有危害。(2)真空鍍金真空鍍金是在真空

5、容器中把Al、Cu等低沸點(diǎn)金屬氣化,使其在塑料表面凝結(jié)而形成均勻的金屬導(dǎo)電膜。真空鍍金可適用于各種塑料,鍍層導(dǎo)電性好、沉積速度快,但是真空容器大小限制了塑料制品的大小,對(duì)平坦表面處理效果較好,對(duì)于復(fù)雜形狀表面則成膜厚度的均勻性難于控制。(3)濺射鍍金濺射鍍金是在真空容器中將氬離子用高能量沖擊到金屬上使金屬氣化,然后在塑料織物等的表面形成金屬薄膜[7]。濺射鍍金也能適用于各種塑料,與真空鍍金法相比,其鍍層金屬與塑料的粘附力一般要更強(qiáng)一些,但是其設(shè)備費(fèi)用高昂,也同樣存在真空鍍金法所存在的優(yōu)缺點(diǎn)。(4)金屬熔射金屬熔射法是將金屬在電弧高溫下瞬間熔融后立即用高壓空氣將熔融金

6、屬吹成霧狀噴到塑料表面上。由此種方法得到的材料具有良好的導(dǎo)電性,屏蔽效果約為60-120dB。金屬熔射法的缺點(diǎn)是鍍金屬層與塑料之間的粘附力較差,鍍層容易脫落,需要特殊的熔射裝置且有些金屬有毒。(5)貼金屬箔貼金屬箔復(fù)合屏蔽材料是將金屬箔或復(fù)合金屬箔等與塑料薄板、薄片或薄膜先用粘接劑粘合在一起,再用層壓法壓制成型,可制作軟質(zhì)和硬質(zhì)的屏蔽材料。金屬箔可以貼在表面,也可貼在兩層塑料之間。其優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單易行、粘接強(qiáng)度高、不易部分脫落,而且導(dǎo)電性能良好,屏蔽效果可達(dá)70dB以上,但是對(duì)于復(fù)雜形狀則施工操作非常困難。目前具有代表性的表面敷層薄膜屏蔽材料的性能特點(diǎn)如下表所示:表

7、面敷層薄膜屏蔽材料的性能特點(diǎn)工藝方法膜厚/μm屏蔽效果/dB磁控濺射Cu/Ni膜1.00～4.0080～110熔射鍍金屬Zn50.860～120雙面化學(xué)鍍Cu/Ni膜1.2760～120真空鍍Al0.50～1.3050～70貼金屬箔35.070以上（三）填充復(fù)合型屏蔽材料這類材料是采用導(dǎo)電填料與塑料等成型材料填充復(fù)合而成的。導(dǎo)電填料和基體的性質(zhì)、形態(tài),導(dǎo)電填料在塑料基體中的填充量和分散程度以及復(fù)合工藝技術(shù)等均與屏蔽效果密切相關(guān)。導(dǎo)電填料一般選用導(dǎo)電性能優(yōu)良的纖維狀、樹枝狀或片狀材料,常用的有金屬纖維、碳纖維、鍍金屬纖維、超細(xì)碳黑、云母片、金屬片、金屬合金粉等;成