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1、电磁屏蔽材料的研究2011级物理一班冯亚南2011013478摘要：电磁屏蔽的主要问题是电磁屏蔽材料的研究，本文从各种材料屏蔽的原理及其制备上分析各种材料的优缺点，为电磁屏蔽材料的实用下打下基础。关键词：电磁辐射铁磁材料与金属良导体材料表面敷层薄膜屏蔽材料填充复合型屏蔽材料一、引言电磁波被广泛被应用于军事、工业、民用等，但在带来极大的方便的同时也带来了严重危害：微型化容易造成误动、声音及图像障碍等；电子产品本身也向外发射不同频率的电磁波,给在附近运行的电子计算机以及其他通讯设备等造成干扰；电磁波通过辐射给生物体造成损害。所以,在当今社会,不论民用电子设备,还是军用电
2、子设备,从环保角度出发,都应进行电磁屏蔽。而电磁屏蔽的主要问题在于材料的选择，本文就是在这个背景下对电磁屏蔽材料进行研究，为更好的应用于生产、生活打下基础。二、电磁屏蔽的原理电磁屏蔽是为了限制电磁波从屏蔽材料的一侧向另一侧传播。当电磁波传到屏蔽体表面时，低电阻的导体材料对电磁能流具有反射和引导作用，在导体材料内部产生与源电磁场相反的电流和磁极化。从而使电磁波按三种机理进行衰减：（1）在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）在屏蔽体内部的多次反射衰减。其效果通常用屏蔽效能(SE)来表示。屏蔽效能是指没有屏蔽时入射或反射电磁波，与
3、在同一地点经屏蔽后反射或透射电磁波的比值，即为屏蔽材料对电磁信号的衰减值，单位为dB。三、电磁屏蔽的主要材料及应用电磁屏蔽的主要问题就是材料问题，下面就各种材料进行分类，并根据生产实际阐述其材料的优缺点。（一）铁磁材料与金属良导体材料（1）铁磁材料适用于低频(100kHz以下)磁场的屏蔽,其作用原理是利用铁磁材料高的磁导率引导磁力线通过高穿透材料并在附近空间降低磁通密度而达到磁屏蔽的目的。常用的铁磁材料有纯铁、硅钢等。（2）金属良导体因具有较高的电导率而适合高低频电磁场以及静电场的屏蔽。最常用的是钢板、镀锌薄钢板、等电导率好的材料。金属屏蔽材料还具有优良的力学性能,
4、但是也有密度大、易腐蚀、不易加工等缺点,局限性较大。因此铁磁材料与金属良导体材料常用于民用方面。（二）表面敷层薄膜屏蔽材料这类材料是使绝缘体的表面附着一层导电层,从而达到屏蔽的目的,属于以反射损耗为主的屏蔽材料。他们通常由化学镀金、真空喷镀、溅射、金属熔射以及贴金属箔等方法制得。每一种都有各自的优缺点。4/4(1)化学镀金化学镀金是采用非电解电镀法把金属Ni、Fe-Ni[6]或Cu/Ni等镀到可镀树脂表面。由这种方法得到的材料优点是导电性好，不易部分脱落，可批量生产。缺点是适宜电镀的塑料品种较少，而且需要特种技术，对身体和环境都有危害。(2)真空镀金真空镀金是在真空
5、容器中把Al、Cu等低沸点金属气化,使其在塑料表面凝结而形成均匀的金属导电膜。真空镀金可适用于各种塑料,镀层导电性好、沉积速度快,但是真空容器大小限制了塑料制品的大小,对平坦表面处理效果较好,对于复杂形状表面则成膜厚度的均匀性难于控制。(3)溅射镀金溅射镀金是在真空容器中将氩离子用高能量冲击到金属上使金属气化,然后在塑料织物等的表面形成金属薄膜[7]。溅射镀金也能适用于各种塑料,与真空镀金法相比,其镀层金属与塑料的粘附力一般要更强一些,但是其设备费用高昂,也同样存在真空镀金法所存在的优缺点。(4)金属熔射金属熔射法是将金属在电弧高温下瞬间熔融后立即用高压空气将熔融金
6、属吹成雾状喷到塑料表面上。由此种方法得到的材料具有良好的导电性,屏蔽效果约为60-120dB。金属熔射法的缺点是镀金属层与塑料之间的粘附力较差,镀层容易脱落,需要特殊的熔射装置且有些金属有毒。(5)贴金属箔贴金属箔复合屏蔽材料是将金属箔或复合金属箔等与塑料薄板、薄片或薄膜先用粘接剂粘合在一起,再用层压法压制成型,可制作软质和硬质的屏蔽材料。金属箔可以贴在表面,也可贴在两层塑料之间。其优点是方法简单易行、粘接强度高、不易部分脱落,而且导电性能良好,屏蔽效果可达70dB以上,但是对于复杂形状则施工操作非常困难。目前具有代表性的表面敷层薄膜屏蔽材料的性能特点如下表所示:表
7、面敷层薄膜屏蔽材料的性能特点工艺方法膜厚/μm屏蔽效果/dB磁控溅射Cu/Ni膜1.00～4.0080～110熔射镀金属Zn50.860～120双面化学镀Cu/Ni膜1.2760～120真空镀Al0.50～1.3050～70贴金属箔35.070以上（三）填充复合型屏蔽材料这类材料是采用导电填料与塑料等成型材料填充复合而成的。导电填料和基体的性质、形态,导电填料在塑料基体中的填充量和分散程度以及复合工艺技术等均与屏蔽效果密切相关。导电填料一般选用导电性能优良的纤维状、树枝状或片状材料,常用的有金属纤维、碳纤维、镀金属纤维、超细碳黑、云母片、金属片、金属合金粉等;成
