电磁屏蔽导电聚合物的应用

一、前言

      计算机、无线电通讯随着电子技术发展迅速得以广泛应用和密集配置，使空间充斥了不同波长和频率的电磁波，这些电磁波干扰了电子产品的正常使用，成为继大气污染、水污染、噪声污染后的一种新的污染源——电磁污染。经医学证明，电磁辐射可对生物体发出3种作用：热效应、非热效应、累积效益。这些效应对人体各器官、组织、系统都会产生不同水平的害。另一方面，电子对抗技术中，电磁屏蔽资料成为了保证电子设备抵抗电磁干扰，是其正常运行所不可少的新型资料。
早期的电磁屏蔽技术主要使用金属及其复合资料，虽然这类资料具有良好的屏蔽性能，但是其弹性低、密度大、易腐蚀、价格贵、难于调节屏蔽效能，再造能力差。因其具有使用方便、质量轻、易加工成型、低电阻率、性价比优良等特点，近年来随着导电聚合物材料的出现及快速发展，屏蔽电磁波应用领域有很好的潜在优势。
电磁屏蔽聚合物资料主要分为复合型与结构型H复合型电磁屏蔽聚合物材料是以绝缘聚合物为基质，着很好的潜在优势但。通过在其中加入量具有优良导电性能的物质复合而成，其导电过程靠金属微粒提供自由电子载流子来实现。结构型电磁屏蔽聚合物材料是指分子结构自身能导电或经过掺杂处置之后，如聚乙炔、聚苯胺等。具有导电功能的聚合物。

二、电磁屏蔽原理

地控制电磁波从某一区域向另一区域辐射而产生的危害。其作用原理是采用低电阻的导体资料，   电磁屏蔽的作用是减弱由某些辐射源所产生的某个区(不包括这些源)内的电磁场效应。由于导体资料对电磁能流具有反射和引导作用，导体资料内部发生与源电磁场相反的电流和磁极化，从而减弱源电磁场的辐射效果，通常用屏蔽效能(sE来表示。所谓屏蔽效能是指没有屏蔽时入射或反射电磁波与在同一地点经屏蔽后反射或透射电磁波的比值，即为屏蔽资料对电磁信号的衰减值。
金属资料的电磁屏蔽效果为电磁波的反射损耗、电磁波的吸收损耗与电磁波在屏蔽资料内部多次反射过程中的损耗三 根据Schelkunoff电磁屏蔽理论。
相对电导率a大，者之和 l6银、铜、铝等是很好的电导体。电磁屏蔽效果以反射损耗为主；而铁和铁镍合金等属于高磁导率材料，相对磁导率大，电磁屏蔽衰减以吸收损耗为主。一般情况下，资料的导电性越好，屏蔽效果越好；随着频率升高，电磁波穿透力增强，屏蔽效果下降。
通常按3种不同机理进行衰减：① 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  电磁波传达到达屏蔽资料外表时。
屏蔽体内部的多次反射衰减。电磁波通过屏蔽资料的总屏蔽效果可按下式计算【7SE=A十R十B式中：SE为电磁屏蔽效果；R为外表单次反射衰减；A为吸收衰减；B为内部多次反射衰减(只在A<15dB情况下才有意义)
  按SE值大小可将电磁屏蔽资料分为以下几类：010dB为基本无电磁屏蔽作用的资料；1030dB为低电磁屏蔽资料；3060dB为中电磁屏蔽资料。
可用于航空航天及军用仪器设备的屏蔽；90dB以上为具有很好电磁屏蔽作用的资料，可用于一般工业或商业用电子产品；60-90dB为高电磁屏蔽资料。适用
用作惯例电子器材电磁屏蔽的资料，于有高精度、高敏感度要求的产品。一般认为。301000MHz频率范围内，其SE值达到35dB即具有屏蔽作用
三、电磁屏蔽聚合物的制备方法
1电镀法
再经化学粗化、敏化、活化处置后用化学电镀法使金属沉积在纤维外表。这种方法制得的纤维导电率高、强度  将普通纤维先经过退浆处置后用溶剂浸泡。但手感较差，高、抗磨、耐腐蚀性好。金属不易匀化，附着力不高。
2涂层法
可采用粘合剂使金属粘附在纤维外表，   利用幼稚的涂层技术在普通纤维外表涂上导电磁物质。也可将纤维直接软化后与金属粘和。采用的主要是导电导磁，且不易分布均匀。物质有银粉、铝粉、铜粉等。这种方法的缺点是涂层易脱落。
3复合纺纱法
金属丝主要有铜丝、镍丝和不锈钢丝，  由金属丝和服用纱混编而成。特别场所使用镀银铜丝。日本钟纺公司在1998年应用SA VQVOIT公司生产的镀银尼龙丝(含银率30％)与其他短纤进行复合纺纱，其爱科斯安其制品可以阻断96％ 以上的电磁波。适用于受电磁波辐射较强环境下工作的人和心脏起搏器使用者。
4共混纺丝法
可制备具有良好的导电性和铁电性的纤维， 将具有电磁屏蔽功能的无机粒子或粉末与普通纤维切片共混后进行纺丝。又使纤维不失去原有的强度、延伸性、耐洗性和抗磨性。共混法制得的资料具有利息低、寿命长、可靠性高等优点，但屏蔽性能不高，特别是高频时屏蔽性能会下降。而增加填料的用量将损失材料的机械性能。因而对于电磁屏蔽纤维的共混纺丝法的研究将致力于改进填料性能、优化填料排列方式，以达到屏蔽性能、机械性能、工艺性能的和谐统一。
5电磁屏蔽织物屏蔽效能测试方法
国内外关于抗电磁辐射织物屏蔽效能的测试方法有多种， 目前。概括起来主要有远场法、近场法和屏蔽室测试法三大类【1Jo
远场法
模拟自由空间远场的传输过程，    主要用以测试抗电磁辐射织物对电磁波远场(平面波)屏蔽效能。分别有ASTMES同轴传输线法【1和法兰同轴法。同轴传输线法是国家资料实验协会(ASTM推荐的一种丈量屏蔽资料的方法。该方法根据电磁波在同轴传输线内传播的主模是横电磁波这一原理。对抗电磁辐射织物进行平面波的测定。法兰同轴法是国家规范局(NBS推荐的一种丈量屏蔽资料的方法。这种方法的原理与同轴传输线相似，所不同的改进了样品与同轴线的连接，使其接触阻抗减小，因此重复性较好。
近场法 
主要用来测试抗电磁辐射织物对电磁波近场(磁场为主)屏蔽效能。分别有ASTMES一7双盒法和改进的MILSTD一285法。ASTMES一7双盒法广泛应用于试样的近场SE丈量。双屏蔽盒的各个腔体分别装置一小天线用来发射和接收辐射功率。改进的MILSTD一285法测试基本原理同ASTMES一7双盒法。
3屏蔽室法u
屏蔽室测试法既非远场亦非近场或介于两者之间的一种方法。该方法的测试原理是测试有无抗电磁辐射织物的阻挡时，   由电磁学知识可知。接收信号装置。即为屏蔽效能SE上述几种常见的抗电磁辐射织物测试方法的特点及其优缺点的比较总结如表1表2所示。测得的场强和功率值之差。
屏蔽室法的优点是测试结果较为准确，对织物的厚度没有太大的要求。
6电磁屏蔽织物的应用
1导电衬垫的应用
屏蔽体总是存在通孔或缝隙，   由于工艺装配技术方面的原因。从而引起导电的不连续性，发生电磁泄漏现象。实践证明，当缝隙尺寸等于半波长的整数倍。电磁泄漏很大。由于聚合物电磁屏蔽资料具有的弹性，时。可以剪切成任意形状，做成不同厚度的薄片，因此可以制成机箱缝隙的填充屏蔽资料。导电布具有优异的弹性和阻燃性，密封衬垫一般采用聚醚聚氨基甲酸酯作为海绵芯。外包资料为含有金属镀层的高导纤维结构，具有良好的导电性。导电布衬垫除重变形比大、密封后所余间隙小，量轻。价格低廉等优点，更具有轻薄柔软和的特性，即使在动态摩擦和易腐蚀环境下，依然具有良好的屏蔽效果。广和接地等场合n泛适用于机架、机箱、各种屏蔽门、盖的电磁屏蔽。
2产品的应用
静电障害所造成的后果已不只于平安问题。静电放电造成的频谱干扰危害，   随着高科技的发展。电子、通信、航空、航天以及所有应用现代电子设备、仪器的场所导致设备运转故障、信号丢失、误码的直接原因之一。石油、化工、精密机械、煤矿、食品、医药等行业均对静电的防护有特别的要求u引。
3日用电器的应用
针对这类电器可以在其外表涂覆一层电磁屏蔽纤维；微机工作人员长时   家用电器(如电视机、洗衣机、微波炉等)中发出的电磁辐射对人体的伤害严重。对视觉、大脑、生育及各部门器官有着非常大的危害；电磁辐射对孕妇尤其是对胎儿的影响可造成胎儿畸形或死亡；微波通信塔台工作人员，间受辐射污染。其服用性能差；70年代初出现了镀银织物，工作环境中电磁污染对人体的损伤更大。对付这一类污染的措施就是穿上屏蔽服。20世纪60年代呈现了一代屏蔽服—金属丝和服饰纤维的混编织物。轻而薄，服用性能较好；70年代末，呈现了化学镀铜或镍织物，与镀银织物相比，其优点是价格较低；80年代末，呈现了含多种元素或多种离子的织物，年代。可屏蔽电场、磁场、阻隔少量的x射线及紫外线等。
目前，国内外正研制舒适、美观且能很大限度地吸收电磁波的服饰。
7结束语
聚合物电磁屏蔽资料的制备和研究非常活跃，   总之。人们希望找到很好的配方及制备工艺，以提高其导电性能及各种机械性能。导电聚合物作为一种新型材料也在计算机显示器、家用电器、军事领域中得到广泛的应用，在屏蔽电磁波方面展现出了良好的应用前景。为国防建设起到重要的作用，引起了各国研究人员越来越广泛的兴趣。认为开发低成本、高屏蔽性、机械性能高的一系列新型电磁屏蔽资料是主要的研究方向。