电磁屏蔽原理及其电磁屏蔽材料制造方法的研究.pdf

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1、第 1 8卷第 5期 2 0 1 0年 1 0月 非织造布 No n wov e n s Vo1 1 8，No 5 Oc t 。2 0 1 0 肖鹏远，焦晓宁(天津工业大学，天津 3 0 0 1 6 0)摘要：介绍了电磁波的产生原理以及 电磁波对人 的影响，简述了电磁屏蔽的原理，重点阐述 了目前 国内外电磁屏蔽材料的各种制造方法及其优缺点，提 出了电磁屏 蔽材料是解决 电磁屏蔽问题行之 有效的方法。关键词：电磁辐射；电磁屏蔽材料；金属纤维 中图分类号：T S 1 7 6 9 文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 2 0 5 4(2 0 1 0)0 5-0 0 1 5-0 5 O前言 随着科学

2、技术 日新月异 的发展，各式各样的科 技产品、家用电器逐渐走人人们的生活，这一切都大 大地提高了人们的工作效率，改善 了人们 的生活质 量，但也在时刻伤害着我们，因为它们随时都在发出 电磁波。电磁波向空中发射或泄漏的现象叫“电磁 辐射”，电磁辐射分为强 电磁波、低周波、微波等 J。电磁辐射无色、无味、无形，日常生活中无处不在，各 种家用电器、电子设备、办公 自动化设备等装置只要 处于操作使用状态，它的周围就会存在电磁辐射。1 电磁波的产 生原理及对人的影响 1 1 电磁波的产生原理 电磁波是通过适 当的振源产生，并 以变化磁场 激发涡旋 电场，变化电场激发 涡旋磁场的方式使电 磁振荡在空间和物

3、质中传播的一种波，其实质是传 递电磁能量 的过程 J。电磁波 的波长 入和振荡 频 率之间有如下关系：f=c A-0 0 0 0 0 0 一(1)式中：c 电磁波在真空中的传播速度，即光速，等 于 31 0。m s。电磁波是一种横波，不同波长的电磁波对应不 同的能量和频率，这些不同的参数变化形式形成电 收稿 日期：2 0 1 0-0 9-0 6 作者简介：肖鹏远(1 9 8 6一)，男，在 读硕士研 究生。研究 方向：功 能 非织造材料。磁波谱，如表 l所示。电磁波谱分为 7个波段，依次 是无线电波(也叫射 频)、微 波、红外 线、可见光、紫 外线、x射线、y 射线，他们 的特点是波长依次 由

4、大 到小，频率由低到高，能量由小变大。表 1电磁波谱 名称 波长(真空中)m 频率 H z 能量 e V 射频 1 一l 0 3(1 O 4 1 O 0)1 2 4(1 0 一 0 1 0 一 )微波 1 O 一 一 1 3 x(o 8 1 0“)I 2 4 (1 0 一 1 0 一 )红夕 线8(1 0 一 1 0 一 )3 1 0“一 3 7 1 0 1 2 4(1 0一 1)可见光(3 8 0 8 0 o)1 0-9(3 7 7 9)1 0“1 5 5 3 2 6 紫夕 线(1 0 3 8 0)x1 0 一 7 91 0“3 1 0 3 26 1 2 4l o 2 X射线(1 o一 1)

5、1 0 3(1 0 一l )1 2 4(1 O 2 l O 6)Y 射线(1 0 一 1 0。)1 0 3(1 O 一1 o 2 )1 2 4 1 o 6 1 2 电磁波对人的影响 电磁波辐射与人体健康息息相关。从大的方面 说，电磁波的生物效应分为电离辐射效应和非电离 辐射 效 应 两 种。研 究 表 明，当 电磁 波 的 能 量 1 2 4 e V时，就可以产生 电离辐射效应。根据表 1所 列出的电磁波各波段的特征参数，其中x射线和 射线所具有的能量均超过 了这个值，会对人体产生 电离辐射效应，而能量稍弱的可见光、红外线、微波、无线电波则会对人体产生非电离辐射效应。关于紫 外线，尽管科学家并

6、没有将其划人电离辐射范围之 内，但其能量上限值已达到了 1 2 4 e V，还是有微弱的 电离辐射作用，它应该算是从非电离辐射波段到电 l 6 非织造布 第 l 8卷第 5期 离辐射波段的过渡波段。非电离辐射虽然对人体没 有明显的伤害作用，但长时间作用所产生的累积效 应也会产生潜移默化的伤害作用，非电离辐射的危 害机理主要体现在热效应、非 热效应和累积效应三 方面 引。电磁波是一把“双刃剑”，一方面它能够为人类 谋福利，在通讯和医疗等领域里发挥着无与伦比的 作用。但另一方面，无处不在 的电磁波也为人类的 健康带来 了威胁。电子技术的广泛应用造成的电磁 污染，已被公认为继大气 污染、水质污染、噪

7、音污染 后的“第四大公害”。2 电磁屏蔽原理 电磁屏蔽的作用是减弱由某些辐射源所产生的 某个区(不包含这些源)内的电磁场效应，有效地控 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材料，由于导 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 减弱源电磁场的辐射效果，通常用屏蔽效能(S E)来 表示 J。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，即为屏蔽材料对电磁信号的衰减值，单位 为 d B。电磁波传播 到达屏蔽材料表面时，通常按三种 不同机理进行衰减：(1)在

8、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(只在吸收 衰减 5 0 ri m 时，才 能 形 成 连 续 薄 膜，当银 膜 厚 度 达 到 1 0 0 ri m 时，对 电磁 波 的 屏 蔽 约 2 8 d B，屏 蔽 率 达 9 9 8 以上。天津工业 大学的 肖惠等。研究 了磁 控溅射对锦纶拉伸性 能的影响及镀膜形貌观察，发 现室温下，镀膜纱线的断裂强度有所提高，断裂不匀 率降低。3 3 共混纺丝法 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，可制备具有 良好导 电性 的纤维，又使纤维不失去原有 的强度、

9、延伸性、耐洗 性和耐磨性。共混法制得的材料具有成本低、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 的研究将致力于改善填料性能、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。4结语 随着电磁辐射污染 日益严重，人们对其危害的 认识不断提高，自身防护意识越来越强，电磁防护纺 织品应用前景广阔。对 目前市场上的产品虽然 已具 有一些优 良的性能，但总体来说，屏蔽效能和服用效 果还不甚理想，功能化单一，未来纺织或非织材料多 层镀、多元合金镀、纳米复合镀以及镀层的着色研究 将会得到更加

10、广泛深入的研究。参考文献：1赵明良，唐佃花 有关纺织 的电磁辐射 与电磁屏 蔽研究 J 纺 织服装科技，2 0 0 8，2 9(3)：9l 9 2吴石增 电磁波的生 物效应 与人体 健康 J 中南 民族 大学学 报：自然科学版，2 0 1 0，2 9(I)：5 7 6 1 3庞小增 生物电磁学 M 北京：国防工业 出版社，2 0 0 8 4宋涛，霍小林，吴石增 生物电磁特性及其应用 M 北京：北京 工业大学出版社，2 0 0 8 5郭 鹞，陈晓燕 试论 电离辐射与非 电离辐射生物效应 的关 系与 差异 c 全国非电离辐射与电离辐射生物效应及防护学术研 讨会论文汇编，西安：西安交通大学出版社，2

11、 0 0 4 6古映莹，邱小勇，胡启明 电磁屏蔽材料的研究进展 J 材料 导报。2 0 0 5，1 9(2)：5 3 5 6 7 B E 凯瑟 电磁兼容原理【M 北京：电子工业出版社，2 0 0 3 8 尹波，于润泽，杨鸣波 电磁屏蔽聚合物材料的研究进展 J 中国塑料，2 0 0 6，2 0(3)：1 4l 9 9徐 晶，徐先林 电磁 辐射 防护织 物 发展现 状 J 纺织 科技 进 展，2 0 0 9，(3)：2 5 3 3 1 o 朱华，张华鹏，张建春 吸波型电磁屏蔽纺织品的开发 J 上 2 0 1 0年(总第 8 l 期)肖鹏远，焦晓宁：电磁屏蔽原理及其电磁屏蔽材料制造方法的研究 1 9

12、 海纺织科技，2 0 0 5，3 3(3)：5 2 5 5 1 1 段亚峰，张才前，顾俊 晶 不锈钢 纤维 涤 纶特种花式线及其 电 磁屏 蔽织物 的开发 J 产业用纺织品，2 0 0 9，(1 0)：2 1-2 6 1 2 文珊 不锈钢纤维织物的屏蔽和服用性能 J 纺织学报，2 0 0 4，2 5(1 2)：7 98 2 1 3 陈颖，高绪珊，童俨，等 涂覆法制备电磁波屏蔽织物的研究 J 上海纺织科技，2 0 0 9，3 7(1)：6 7 i 4 阎洪 物理气相沉积的原理和应用 J 材料导报，1 9 9 6，(3)：2 6 2 9 1 5 张娜 电磁波屏蔽织物发展现状及测试方法 J 广西纺织

13、科 技，2 0 1 0，3 9(1)：5 O 5 2 1 6 冯义威 化学镀涤纶织物的研究现状 J 纺织科技进展，2 0 1 0，(1)：2 4 2 7 1 7 贺娟，王花娥，薛元，等 电磁波辐射屏蔽织物的研究发展现状 J 山东纺织科技，2 0 0 8，(3)：4 4 4 7 1 8 孙斌，王志新 化学 镀 织物 的服 用 性 能研 究 J 表 面技术，2 0 1 0，3 9(2)：5 6 1 9 楚克静，王炜，孙宾，等 锡镍合金电磁屏蔽织物研制与镀层性 能研究 J 电化学，2 0 0 9，1 5(1)：9 2 9 5 2 0 刘荣立，张辉 涤纶织物化学复合镀(N i-P)一s n O 2 纳

14、米微粒复 合镀层 J 电镀与精饰，2 0 0 8，3 0(8)：2 93 9 2 1 余东海，王成勇，成 晓玲，等 磁控溅射镀膜技术 的发展 J 真 空，2 0 0 9，4 6(2)：l 9 2 5 2 2 王鸿博，魏取 福，高卫东 P E T基纳米 A g薄膜 导电及电磁屏蔽 性能研究 J 真空科学与技术学报，2 0 0 8(1)：3 7 4 1 2 3 肖惠，郭兴峰，王西山 磁控溅射对锦纶拉伸性 能的影响及镀膜 形貌观察 J 纺织学报，2 0 1 0，3 l(5)：5 9 6 2 El e c t r o ma g ne t i c S h i e l d i n g Th e o r y

15、 a n d M e t h o d s o f M a k i n g El e c t r o m a g n e t i c S h i e l d i n g M a t e r i a l s XI AO P e n g y u a n，J I AO Xi a o n i n g (T i a n j i n P o l y t e c h n i c Univ e r s i t y)Ab s t r a c t：Th e p a pe r f i r s t i n t r o d u c e s t h e p r i n c i p l e o f t h e e l e c

16、 t r o ma g n e t i c wa v e s g e n e r a t i o n a n d i t s e f f e c t s o n h u ma n b e i n g s，t h e n de s c r i b e s t h e e l e c t r o ma g n e t i c s h i e l d i ng t h e o r y，a n d p o i n t s o u t t h a t p r o d u c i ng e l e c t r o ma g n e t i c s h i e l d i n g ma t e r i a

17、l s i s a n e f f e c t i v e me t h o d t o s o l v e t h e s h i e l d i n g p r o b l e m T h e s t u d y f o c u s o n t h e me tho d s o f ma k i n g e l e c t r o ma g ne t i c s h i e l d i n g ma t e r i a l s a r o u n d the wo r l d a n d the i r a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s Ke ywo r d s：El e c t r o ma g n e t i c r a d i a t i o n；El e c t r o ma gn e t i c s hi e l d i n g ma t e r i a l；Me t a l f i b e r