1、 電磁屏蔽的機理
當電磁波傳播到達屏蔽材料表面時,以 3 種不同機理進行衰減(如圖 1 所示):
1)在屏蔽材料外表面由于阻抗失配而引起電磁波的反射損耗(SER);
2)屏蔽材料對進入材料內部的電磁波吸收的衰減(SEA);
3)在屏蔽材料內部的多次反射衰減(SEB)[7]。
因此,屏蔽效能(shielding efficiency,SE)可用式(1)表示。
SE=SER+SEA+SEB (1)
當進行反射損耗時,屏蔽材料具有在磁場中可自由移動的載流子,需要有良好的導電性;當進行吸收衰減時,屏蔽材料具備大量的電或磁偶極子,需要有高電磁損耗性、高磁導率和適合介電常數;當進行多重反射衰減時,屏蔽材料中的多孔結構能大量提高多重反射和多重散射次數,從而有效的提升屏蔽性能。
2 、電磁屏蔽材料
電磁屏蔽是指通過屏蔽材料的阻擋或吸收衰減來阻止指定區域處的電磁波傳遞。電磁屏蔽材料的屏蔽性能由屏蔽效能來決定,單位為 dB;經歷了由金屬型、金屬表面敷層型、向本征型導電聚合物和填充型復合電磁屏蔽材料等方向發展的過程。
2.1金屬電磁屏蔽材料
金屬電磁屏蔽材料,分為鐵磁材料和金屬良導體等。鐵磁材料通過高的磁導率引導磁力線會聚,并降低磁通密度達到屏蔽目的[3];金屬良導體內部自由電子移動產生反方向的渦流磁場,并削弱高頻磁場的干擾,達到屏蔽效果[3]。主要為鐵、銀、鎳、銅、鋁等,在電磁場和靜電場中屏蔽性良好;但由于金屬密度大、易腐蝕、不易加工等缺點,使得應用受到制約。
河北科技大學的王碩等[15]制備了鍍銅滌綸織物,并在優化濃度 20 g/L 時,其紅外發射率為 0.32,增強了導電性,具有一定的電磁屏蔽性能。秦皇島玻璃工業研究設計院有限公司的周琳琳[16]使用蜂窩波導板和金屬絲等制造窗用電磁屏蔽波導玻璃,通過結構設計和金屬屏蔽作用,在 2~1.5 GHz 電磁波段范圍,電磁屏蔽性能達41 dB 屏蔽性能中等。桐昆集團浙江恒盛化纖有限公司的宋玉玲等[17]以不銹鋼纖維/滌綸混紡的方式制備了電磁屏蔽材料,利用混紡的方式提高了致密性和反射損耗,電磁屏蔽性能達 49.96 dB,屏蔽性能中等。Xiao W M 等在羰基鐵粉上鍍銀 40 min,并制備了羰基鐵/Ag/導電硅橡膠電磁屏蔽材料,由于銀、鎳的雙重反射、吸收作用,在 100~1 500 MHz 內屏蔽效能超過 100 dB,屏蔽性能優異[18]。屏蔽效果好壞的對比如表 1 所示。