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電磁屏蔽導(dǎo)電聚合物的應(yīng)用

一、前言

      計算機(jī)、無線電通訊隨著電子技術(shù)發(fā)展迅速得以廣泛應(yīng)用和密集配置，使空間充斥了不同波長和頻率的電磁波，這些電磁波干擾了電子產(chǎn)品的正常使用，成為繼大氣污染、水污染、噪聲污染后的一種新的污染源——電磁污染。經(jīng)醫(yī)學(xué)證明，電磁輻射可對生物體發(fā)出3種作用：熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)、累積效益。這些效應(yīng)對人體各器官、組織、系統(tǒng)都會產(chǎn)生不同水平的害。另一方面，電子對抗技術(shù)中，電磁屏蔽資料成為了保證電子設(shè)備抵抗電磁干擾，是其正常運行所不可少的新型資料。
早期的電磁屏蔽技術(shù)主要使用金屬及其復(fù)合資料，雖然這類資料具有良好的屏蔽性能，但是其彈性低、密度大、易腐蝕、價格貴、難于調(diào)節(jié)屏蔽效能，再造能力差。因其具有使用方便、質(zhì)量輕、易加工成型、低電阻率、性價比優(yōu)良等特點，近年來隨著導(dǎo)電聚合物材料的出現(xiàn)及快速發(fā)展，屏蔽電磁波應(yīng)用領(lǐng)域有很好的潛在優(yōu)勢。
電磁屏蔽聚合物資料主要分為復(fù)合型與結(jié)構(gòu)型H復(fù)合型電磁屏蔽聚合物材料是以絕緣聚合物為基質(zhì)，著很好的潛在優(yōu)勢但。通過在其中加入量具有優(yōu)良導(dǎo)電性能的物質(zhì)復(fù)合而成，其導(dǎo)電過程靠金屬微粒提供自由電子載流子來實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)型電磁屏蔽聚合物材料是指分子結(jié)構(gòu)自身能導(dǎo)電或經(jīng)過摻雜處置之后，如聚乙炔、聚苯胺等。具有導(dǎo)電功能的聚合物。

二、電磁屏蔽原理

地控制電磁波從某一區(qū)域向另一區(qū)域輻射而產(chǎn)生的危害。其作用原理是采用低電阻的導(dǎo)體資料，   電磁屏蔽的作用是減弱由某些輻射源所產(chǎn)生的某個區(qū)(不包括這些源)內(nèi)的電磁場效應(yīng)。由于導(dǎo)體資料對電磁能流具有反射和引導(dǎo)作用，導(dǎo)體資料內(nèi)部發(fā)生與源電磁場相反的電流和磁極化，從而減弱源電磁場的輻射效果，通常用屏蔽效能(sE來表示。所謂屏蔽效能是指沒有屏蔽時入射或反射電磁波與在同一地點經(jīng)屏蔽后反射或透射電磁波的比值，即為屏蔽資料對電磁信號的衰減值。
金屬資料的電磁屏蔽效果為電磁波的反射損耗、電磁波的吸收損耗與電磁波在屏蔽資料內(nèi)部多次反射過程中的損耗三 根據(jù)Schelkunoff電磁屏蔽理論。
相對電導(dǎo)率a大，者之和 l6銀、銅、鋁等是很好的電導(dǎo)體。電磁屏蔽效果以反射損耗為主；而鐵和鐵鎳合金等屬于高磁導(dǎo)率材料，相對磁導(dǎo)率大，電磁屏蔽衰減以吸收損耗為主。一般情況下，資料的導(dǎo)電性越好，屏蔽效果越好；隨著頻率升高，電磁波穿透力增強(qiáng)，屏蔽效果下降。
通常按3種不同機(jī)理進(jìn)行衰減：① 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  電磁波傳達(dá)到達(dá)屏蔽資料外表時。
屏蔽體內(nèi)部的多次反射衰減。電磁波通過屏蔽資料的總屏蔽效果可按下式計算【7SE=A十R十B式中：SE為電磁屏蔽效果；R為外表單次反射衰減；A為吸收衰減；B為內(nèi)部多次反射衰減(只在A<15dB情況下才有意義)
  按SE值大小可將電磁屏蔽資料分為以下幾類：010dB為基本無電磁屏蔽作用的資料；1030dB為低電磁屏蔽資料；3060dB為中電磁屏蔽資料。
可用于航空航天及軍用儀器設(shè)備的屏蔽；90dB以上為具有很好電磁屏蔽作用的資料，可用于一般工業(yè)或商業(yè)用電子產(chǎn)品；60-90dB為高電磁屏蔽資料。適用
用作慣例電子器材電磁屏蔽的資料，于有高精度、高敏感度要求的產(chǎn)品。一般認(rèn)為。301000MHz頻率范圍內(nèi)，其SE值達(dá)到35dB即具有屏蔽作用
三、電磁屏蔽聚合物的制備方法
1電鍍法
再經(jīng)化學(xué)粗化、敏化、活化處置后用化學(xué)電鍍法使金屬沉積在纖維外表。這種方法制得的纖維導(dǎo)電率高、強(qiáng)度  將普通纖維先經(jīng)過退漿處置后用溶劑浸泡。但手感較差，高、抗磨、耐腐蝕性好。金屬不易勻化，附著力不高。
2涂層法
可采用粘合劑使金屬粘附在纖維外表，   利用幼稚的涂層技術(shù)在普通纖維外表涂上導(dǎo)電磁物質(zhì)。也可將纖維直接軟化后與金屬粘和。采用的主要是導(dǎo)電導(dǎo)磁，且不易分布均勻。物質(zhì)有銀粉、鋁粉、銅粉等。這種方法的缺點是涂層易脫落。
3復(fù)合紡紗法
金屬絲主要有銅絲、鎳絲和不銹鋼絲，  由金屬絲和服用紗混編而成。特別場所使用鍍銀銅絲。日本鐘紡公司在1998年應(yīng)用SA VQVOIT公司生產(chǎn)的鍍銀尼龍絲(含銀率30％)與其他短纖進(jìn)行復(fù)合紡紗，其愛科斯安其制品可以阻斷96％ 以上的電磁波。適用于受電磁波輻射較強(qiáng)環(huán)境下工作的人和心臟起搏器使用者。
4共混紡絲法
可制備具有良好的導(dǎo)電性和鐵電性的纖維， 將具有電磁屏蔽功能的無機(jī)粒子或粉末與普通纖維切片共混后進(jìn)行紡絲。又使纖維不失去原有的強(qiáng)度、延伸性、耐洗性和抗磨性。共混法制得的資料具有利息低、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，但屏蔽性能不高，特別是高頻時屏蔽性能會下降。而增加填料的用量將損失材料的機(jī)械性能。因而對于電磁屏蔽纖維的共混紡絲法的研究將致力于改進(jìn)填料性能、優(yōu)化填料排列方式，以達(dá)到屏蔽性能、機(jī)械性能、工藝性能的和諧統(tǒng)一。
5電磁屏蔽織物屏蔽效能測試方法
國內(nèi)外關(guān)于抗電磁輻射織物屏蔽效能的測試方法有多種， 目前。概括起來主要有遠(yuǎn)場法、近場法和屏蔽室測試法三大類【1Jo
遠(yuǎn)場法
模擬自由空間遠(yuǎn)場的傳輸過程，    主要用以測試抗電磁輻射織物對電磁波遠(yuǎn)場(平面波)屏蔽效能。分別有ASTMES同軸傳輸線法【1和法蘭同軸法。同軸傳輸線法是國家資料實驗協(xié)會(ASTM推薦的一種丈量屏蔽資料的方法。該方法根據(jù)電磁波在同軸傳輸線內(nèi)傳播的主模是橫電磁波這一原理。對抗電磁輻射織物進(jìn)行平面波的測定。法蘭同軸法是國家規(guī)范局(NBS推薦的一種丈量屏蔽資料的方法。這種方法的原理與同軸傳輸線相似，所不同的改進(jìn)了樣品與同軸線的連接，使其接觸阻抗減小，因此重復(fù)性較好。
近場法 
主要用來測試抗電磁輻射織物對電磁波近場(磁場為主)屏蔽效能。分別有ASTMES一7雙盒法和改進(jìn)的MILSTD一285法。ASTMES一7雙盒法廣泛應(yīng)用于試樣的近場SE丈量。雙屏蔽盒的各個腔體分別裝置一小天線用來發(fā)射和接收輻射功率。改進(jìn)的MILSTD一285法測試基本原理同ASTMES一7雙盒法。
3屏蔽室法u
屏蔽室測試法既非遠(yuǎn)場亦非近場或介于兩者之間的一種方法。該方法的測試原理是測試有無抗電磁輻射織物的阻擋時，   由電磁學(xué)知識可知。接收信號裝置。即為屏蔽效能SE上述幾種常見的抗電磁輻射織物測試方法的特點及其優(yōu)缺點的比較總結(jié)如表1表2所示。測得的場強(qiáng)和功率值之差。
屏蔽室法的優(yōu)點是測試結(jié)果較為準(zhǔn)確，對織物的厚度沒有太大的要求。
6電磁屏蔽織物的應(yīng)用
1導(dǎo)電襯墊的應(yīng)用
屏蔽體總是存在通孔或縫隙，   由于工藝裝配技術(shù)方面的原因。從而引起導(dǎo)電的不連續(xù)性，發(fā)生電磁泄漏現(xiàn)象。實踐證明，當(dāng)縫隙尺寸等于半波長的整數(shù)倍。電磁泄漏很大。由于聚合物電磁屏蔽資料具有的彈性，時。可以剪切成任意形狀，做成不同厚度的薄片，因此可以制成機(jī)箱縫隙的填充屏蔽資料。導(dǎo)電布具有優(yōu)異的彈性和阻燃性，密封襯墊一般采用聚醚聚氨基甲酸酯作為海綿芯。外包資料為含有金屬鍍層的高導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)電性。導(dǎo)電布襯墊除重變形比大、密封后所余間隙小，量輕。價格低廉等優(yōu)點，更具有輕薄柔軟和的特性，即使在動態(tài)摩擦和易腐蝕環(huán)境下，依然具有良好的屏蔽效果。廣和接地等場合n泛適用于機(jī)架、機(jī)箱、各種屏蔽門、蓋的電磁屏蔽。
2產(chǎn)品的應(yīng)用
靜電障害所造成的后果已不只于平安問題。靜電放電造成的頻譜干擾危害，   隨著高科技的發(fā)展。電子、通信、航空、航天以及所有應(yīng)用現(xiàn)代電子設(shè)備、儀器的場所導(dǎo)致設(shè)備運轉(zhuǎn)故障、信號丟失、誤碼的直接原因之一。石油、化工、精密機(jī)械、煤礦、食品、醫(yī)藥等行業(yè)均對靜電的防護(hù)有特別的要求u引。
3日用電器的應(yīng)用
針對這類電器可以在其外表涂覆一層電磁屏蔽纖維；微機(jī)工作人員長時   家用電器(如電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐等)中發(fā)出的電磁輻射對人體的傷害嚴(yán)重。對視覺、大腦、生育及各部門器官有著非常大的危害；電磁輻射對孕婦尤其是對胎兒的影響可造成胎兒畸形或死亡；微波通信塔臺工作人員，間受輻射污染。其服用性能差；70年代初出現(xiàn)了鍍銀織物，工作環(huán)境中電磁污染對人體的損傷更大。對付這一類污染的措施就是穿上屏蔽服。20世紀(jì)60年代呈現(xiàn)了一代屏蔽服—金屬絲和服飾纖維的混編織物。輕而薄，服用性能較好；70年代末，呈現(xiàn)了化學(xué)鍍銅或鎳織物，與鍍銀織物相比，其優(yōu)點是價格較低；80年代末，呈現(xiàn)了含多種元素或多種離子的織物，年代。可屏蔽電場、磁場、阻隔少量的x射線及紫外線等。
目前，國內(nèi)外正研制舒適、美觀且能很大限度地吸收電磁波的服飾。
7結(jié)束語
聚合物電磁屏蔽資料的制備和研究非常活躍，   總之。人們希望找到很好的配方及制備工藝，以提高其導(dǎo)電性能及各種機(jī)械性能。導(dǎo)電聚合物作為一種新型材料也在計算機(jī)顯示器、家用電器、軍事領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，在屏蔽電磁波方面展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。為國防建設(shè)起到重要的作用，引起了各國研究人員越來越廣泛的興趣。認(rèn)為開發(fā)低成本、高屏蔽性、機(jī)械性能高的一系列新型電磁屏蔽資料是主要的研究方向。