1、 电磁屏蔽的机理
当电磁波传播到达屏蔽材料表面时,以 3 种不同机理进行衰减(如图 1 所示):
1)在屏蔽材料外表面由于阻抗失配而引起电磁波的反射损耗(SER);
2)屏蔽材料对进入材料内部的电磁波吸收的衰减(SEA);
3)在屏蔽材料内部的多次反射衰减(SEB)[7]。
因此,屏蔽效能(shielding efficiency,SE)可用式(1)表示。
SE=SER+SEA+SEB (1)
当进行反射损耗时,屏蔽材料具有在磁场中可自由移动的载流子,需要有良好的导电性;当进行吸收衰减时,屏蔽材料具备大量的电或磁偶极子,需要有高电磁损耗性、高磁导率和适合介电常数;当进行多重反射衰减时,屏蔽材料中的多孔结构能大量提高多重反射和多重散射次数,从而有效的提升屏蔽性能。
2 、电磁屏蔽材料
电磁屏蔽是指通过屏蔽材料的阻挡或吸收衰减来阻止指定区域处的电磁波传递。电磁屏蔽材料的屏蔽性能由屏蔽效能来决定,单位为 dB;经历了由金属型、金属表面敷层型、向本征型导电聚合物和填充型复合电磁屏蔽材料等方向发展的过程。
2.1金属电磁屏蔽材料
金属电磁屏蔽材料,分为铁磁材料和金属良导体等。铁磁材料通过高的磁导率引导磁力线会聚,并降低磁通密度达到屏蔽目的[3];金属良导体内部自由电子移动产生反方向的涡流磁场,并削弱高频磁场的干扰,达到屏蔽效果[3]。主要为铁、银、镍、铜、铝等,在电磁场和静电场中屏蔽性良好;但由于金属密度大、易腐蚀、不易加工等缺点,使得应用受到制约。
河北科技大学的王硕等[15]制备了镀铜涤纶织物,并在优化浓度 20 g/L 时,其红外发射率为 0.32,增强了导电性,具有一定的电磁屏蔽性能。秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司的周琳琳[16]使用蜂窝波导板和金属丝等制造窗用电磁屏蔽波导玻璃,通过结构设计和金属屏蔽作用,在 2~1.5 GHz 电磁波段范围,电磁屏蔽性能达41 dB 屏蔽性能中等。桐昆集团浙江恒盛化纤有限公司的宋玉玲等[17]以不锈钢纤维/涤纶混纺的方式制备了电磁屏蔽材料,利用混纺的方式提高了致密性和反射损耗,电磁屏蔽性能达 49.96 dB,屏蔽性能中等。Xiao W M 等在羰基铁粉上镀银 40 min,并制备了羰基铁/Ag/导电硅橡胶电磁屏蔽材料,由于银、镍的双重反射、吸收作用,在 100~1 500 MHz 内屏蔽效能超过 100 dB,屏蔽性能优异[18]。屏蔽效果好坏的对比如表 1 所示。