抗电磁干扰的玻璃——电磁屏蔽玻璃
磁共振机房窗铜玻璃的是屏蔽射频屏蔽还是磁屏蔽铁板可以作为核磁共振机房屏蔽材料吗
磁共振机房窗铜玻璃的是屏蔽射频屏蔽还是磁屏蔽?铁板可以作为核磁共振机房屏蔽材料吗?前言：日常生活当中不光是雷电能够产生电磁干扰，如高压高频传输线，高功率电机，电脑主机、显示器、强磁场，只要有电流通过的就会产生电磁场，只不过电磁场的强度大小不同而已。
我们知道，长时间使用电脑会导致头晕眼花、眼花是长时间观察屏幕造成的视觉疲劳，可以理解，头晕则大多是电磁辐射日积月累造成的生理伤害则出现的身体不适。
所以，作为工薪阶层或长时间使用电脑的人要采取一定的保护措施，如使用电脑屏蔽桌可以大大缓解电脑对人体的伤害。
因此磁共振机房窗铜玻璃的是屏蔽电磁辐射，磁屏蔽需要铁磁物质，比如铁皮有关建造核磁共振机房的要求？众所周知，核磁共振是在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
在这个过程中，所产生的辐射是不可抗拒的硬性条件。
所以，在建设核磁共振机房的过程中，是有很多方面值得注意的。
以下，就是我们总结的三点建设核磁共振机房的要求，以供参考。
第一点就是有关电源方面的要求。
在接地电阻符合要求的前提下，需做好与激光相机、工作站等设备有线缆连接的等电位连接。
进入磁体间的电源加装了电源滤波器，磁体间内使用直流照明，避免交流电产生的交变磁场，导致成像质量下降。
除此之外，为了防范突然停电和电网波动给设备带来不可估量的损害，所以还需要专门配备稳压电源和UPS。
第二点是有关环境方面的要求。
通常离磁体中心点一定范围内不得有电梯、汽车等大型运动金属物体。
尽量远离发电机、泵站、停车场、大型电机等震动源。
这是由于核磁检查是利用人体内氢原子被射频脉冲激发后释放出射电信号的原理，而这个电信号非常微弱，易受到外界干扰。
所以，这个过程对环境的要求就会比较高。
第三点是有关机房屏蔽方面的要求。
在建造核磁共振机房工程上所有的金属材料，需采用对磁场、电场和平面波都具有良好的屏蔽效能，同时又具有一定刚性的非导电材料，严禁使用磁性材料。
电磁屏蔽与电磁屏蔽玻璃
现代 电子技 术 的高速 发展 ， 得包括 计 算机 在 内 使 的 电子 、 电气设 备 的种类 及数 量剧 增 ， 互 间 功 能 日 相
益加 强 ， 工作 频段 范 围不 断 扩 展 ， 段 的波 形 趋 于 多 频
样化 。 些 因素造 成 电磁信 息 泄露 和 电磁 干扰 的数量 这 及程度 大大 增加 ， 直接 危胁 着 电子设 备 及系 统 的正 常
运行 和保 密 。 国际上 较为先 进 的技 术 和设 备可 以接 收
范 围的 电磁波 整体 衰减 到 ６ ｄ ０ Ｂ以上 。
２ 电磁屏 蔽的 技术 原理
２１ 静 电屏 蔽 ．
几十公 里外 发射 出的 电磁波 ， 行放 大 和还原 。在军 进 事方 面 ， 利用 这一 技术 可 以准确 地对 信 号源 定位 或接 受密码 信息 。早在 １６ ９ ７年 ， 国科学 家 Ｄ ． ｌ 首次 美 ｒ ｌ Ｗｉｓ 提 出计 算机 系统 的脆弱性 ， 当时 人们 并未 意识 到 计算 机所处 理 的数 据 信息存 在 潜在威 胁 ，直 到 １ ８ ９ ５年荷 兰学 者 ｗｉ ａ ｃ ｍ ｖ ｎＥ ｋ才 把 电磁 辐 射 可 能 造 成 泄密 的 可怕后 果从 幕后 提到前 台 ， 使众 多 的研究 人 员不 得不 开始认 真对 待这个 问题 。 国军方 早就 对有 关计 算机 美
为降低 交 变 电场 对 敏感 电路 的耦 合 干扰 电压 ， 可
以在 于 扰 源 和敏 感 电路 之 间设 置 导 电性 好 的金 属 屏 蔽体 ， 并将 金属 屏蔽 体接 地 。交 变 电场对 敏感 电路 的
飞船 、 控计算 机控 制系 统等 。 火 因此 ， 入研 究 电磁屏 深
电磁屏蔽室设计方案
电磁屏蔽室设计方案一、引言随着现代电子技术的不断发展，电磁环境日益复杂，电磁干扰已经成为影响电子产品性能和稳定性的重要因素。
为了保护电子设备免受外部电磁干扰，保障人员的安全，电磁屏蔽室的设计与建设至关重要。
本文将阐述电磁屏蔽室的设计方案，包括屏蔽原理、设计要素、结构材料、建设流程等方面。
二、电磁屏蔽原理电磁屏蔽室的主要作用是通过电磁波反射、吸收和传播等方式，减少或消除电磁干扰对电子设备的影响。
根据电磁波的传播特性，电磁屏蔽可以分为电场屏蔽和磁场屏蔽两种。
电场屏蔽主要通过提高屏蔽体与干扰源之间的阻抗来实现，而磁场屏蔽则依赖于改变屏蔽体的磁特性来达到效果。
三、设计要素1、屏蔽效能：电磁屏蔽室的屏蔽效能是衡量其性能的关键指标，一般通过频率范围和信号衰减程度来衡量。
设计时应考虑满足不同频率下的屏蔽要求。
2、结构材料：电磁屏蔽室的结构材料对屏蔽效果具有重要影响。
一般选用导电性能良好的金属材料，如铜、铝等，同时需考虑材料的厚度、强度及安装方式。
3、气密性：为了防止外部电磁波通过空气渗透到屏蔽室内部，影响室内设备的正常运行，设计时应注意提高屏蔽室的气密性。
4、通风与散热：考虑到人员舒适度和设备散热需求，设计时应设置合适的通风系统，并确保屏蔽室具有良好的散热性能。
5、施工与维护：应考虑施工的可行性和方便性，同时也要考虑到日后维护和升级的需求。
四、结构与材料选择1、结构形式：电磁屏蔽室的结构形式可根据需求进行定制，常见的有固定式、移动式和嵌入式。
固定式屏蔽室一般采用钢构框架，配合多层钢板和铜网等材料；移动式屏蔽室则采用铝合金框架和专用屏蔽材料；嵌入式屏蔽室则嵌入到建筑物墙体中，不占用额外空间。
2、材料选择：电磁屏蔽室的主要材料包括钢材、铜材、铝材等金属材料，以及吸波材料、绝缘材料等。
钢材具有强度高、耐腐蚀的优点，适用于室外环境和大型设备；铜材具有优良的导电性和耐腐蚀性，适用于高频屏蔽室；铝材质量轻、易于加工，适用于移动式和嵌入式屏蔽室。
电磁屏蔽技术在电子产品中的应用
Electronic Technology •电子技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 85【关键词】电磁屏蔽 电子产品 电磁干扰在高中阶段的电磁学中，关于电场和磁场之间的关系有着初步的了解，在实际生活中，电和磁之间存在互生关系，有电才有磁，有磁才有电。
然而，在日常使用的电子产品中，由于电磁干扰的存在，影响了其正常使用，为此，研究人员提出了包括电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁波屏蔽等多种形式的屏蔽内容。
1 电磁屏蔽体的选择针对三种不同的电磁屏蔽技术，对应的电磁屏蔽体的选择也存在较大差异，屏蔽体的选择，将直接关系到最终电磁屏蔽效果。
1.1 电场屏蔽所谓电场屏蔽，是对电路中电气元器件之间形成的电容耦合干扰进行屏蔽，利用分布电容与静电荷凝聚之间的等比变化关系提高电场屏蔽效果。
因此，采用电场屏蔽手段的屏蔽体需要具有良好的导电性，对其材料的厚度并无特殊要求，在满足强度要求的基础上，屏蔽体为全封闭结构的效果最好。
然而，在实际产品设计过程中，并不能够做到完全意义上的全封闭，为提高屏蔽效果，则需要对缝隙、开孔处进行滤波处理，减少屏蔽体内的磁通量。
1.2 磁场屏蔽与电场屏蔽不同，磁场屏蔽的主要目的是为了降低磁场耦合对电子设备的影响，在技术手段上则是利用高导磁率材料的吸磁率或反射率，所以，在选择磁场屏蔽体的过程中，对屏蔽提的材料厚度有着一定要求，并且，所用材料应当为良导体。
例如，在对低频磁信号的处理过程中，可增加导磁率较高材料制作的磁屏蔽体的厚度，由于导磁率较高的材料其导电能力普遍偏低，也就无法形成有效的电磁干扰。
1.3 电磁波屏蔽电磁屏蔽技术在电子产品中的应用文/于越在生活中，电磁波屏蔽的实际使用范围较广，在磁场的作用下，利用磁屏蔽体的高导磁率特性，使其在磁屏蔽提表面发生“趋肤效应”，电磁波无法形成有效的空间穿透。
一般来说，电磁波屏蔽体多以铝、银、钢等为材料，在结构设计方面，主要采用板状、桶状、柱状等结构类型，设计人员可根据使用环境的需要，调整屏蔽体的形状。
电磁信号屏蔽材料
电磁信号屏蔽材料电磁信号屏蔽材料是一种能够有效阻挡电磁波传播的材料，它在现代通信、电子设备、航空航天等领域具有重要的应用价值。
随着科技的不断发展，对电磁信号屏蔽材料的需求也越来越大，因此研究和开发高性能的电磁信号屏蔽材料成为了当前的热点之一。
电磁信号屏蔽材料主要用于阻挡电磁波的传播，以保护设备和人员的安全。
它可以有效地屏蔽电磁辐射，减少电磁干扰，提高设备的抗干扰能力。
在电子设备中，电磁信号屏蔽材料可以用于制造手机、电脑、无线路由器等设备的外壳，以防止电磁辐射对人体的影响。
在航空航天领域，电磁信号屏蔽材料可以用于制造飞机、卫星等设备的外壳，以保护设备免受外部电磁干扰的影响。
电磁信号屏蔽材料的种类繁多，常见的有金属屏蔽材料、导电涂料、导电纤维布等。
金属屏蔽材料具有良好的导电性能和屏蔽性能，可以有效地屏蔽高频电磁波。
导电涂料可以在基材表面形成一层导电膜，具有良好的柔韧性和导电性能，适用于复杂形状的设备。
导电纤维布由导电纤维组成，具有良好的柔韧性和导电性能，适用于制造柔性屏蔽材料。
电磁信号屏蔽材料的研究重点主要包括提高屏蔽性能、优化材料结构、降低材料成本等方面。
在提高屏蔽性能方面，可以通过优化材料的导电性能、提高材料的吸波性能、优化材料的结构等方式来实现。
在优化材料结构方面，可以通过调控材料的微观结构、设计新型的复合材料等方式来实现。
在降低材料成本方面，可以通过选择廉价的原材料、优化生产工艺、提高生产效率等方式来实现。
总的来说，电磁信号屏蔽材料在现代社会中具有重要的应用意义，它可以有效地保护设备和人员的安全，减少电磁干扰，提高设备的抗干扰能力。
随着科技的不断发展，电磁信号屏蔽材料的研究和开发将会成为一个重要的研究方向，为推动相关领域的发展做出更大的贡献。
电磁屏蔽和吸波材料的研究进展
电磁屏蔽和吸波材料1、引言随着现代电子工业的快速进展,各种无线通信系统和高频电子器件数量的急剧增加,导致了电磁干扰现象的增多和电磁污染问题的日渐突出。
电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。
电磁波辐射产生的电磁干扰〔EMI〕不仅会影响各种电子设备的正常运行，而且对身体安康也有危害。
目前,主要的抗电磁千扰技术包括:屏蔽技术、接地技术和滤波技术。
其中,屏蔽技术的主要方法是承受各种屏蔽材料对电磁辐射进展有效阻隔与损耗。
吸波功能材料的争论是军事隐身技术领域中的前沿课题之一，其目的是最大限度地削减或消退雷达、红外等对目标的探测。
世界上多个国家相继开放了对战机、巡航、舰艇等军事用吸波材料的争论。
由于电磁屏蔽材料和吸波材料在社会生活和国防建设中的重要作用，因而其争论开发成为人们日益关注的重要课题。
2、电磁屏蔽和吸波材料的根本原理材料对电磁波屏蔽和吸取的程度用屏蔽效能〔SE〕来表示，单位为分贝(dB)，一般来说，SE 越大，则衰减的程度越高。
2.1屏蔽体对电磁波的衰减机理屏蔽体对电磁波的衰减机理有3 种: (l)空气·屏蔽体界面的阻抗不连续性,对入射电磁波产生反射衰减; (2)未被外表反射而进入屏蔽体内的电磁波被屏蔽材料吸取的衰减; (3)进入屏蔽体内未被吸取衰减的电磁波到达屏蔽体一空气界面时因阻抗不连续性被反射,并在屏蔽体内部发生屡次反射衰减。
屏蔽效能可用下式表示：SE = SET + SER+ SEA M(1)式中：SE 表示反射损失，SE 表示吸取损失，SE 表示屡次反射损R A M失。
2.2吸波材料的根本物理原理吸波材料的根本物理原理是，材料对入射电磁波实现有效吸取，将电磁波能量转换为热能或其它形式的能量而损耗掉。
该材料应具备两个特性即波阻抗匹配特性和衰减特性。
波阻抗匹配特性即制造特别的边界条件是入射电磁波在材料介质外表的反射系数r 最小，从而尽可能的从外表进入介质内部。
什么是电磁屏蔽门、电磁屏蔽窗、电磁屏蔽布、电磁屏蔽玻璃、电磁屏蔽薄膜、电磁屏蔽信号滤波器？
电磁屏蔽（electromagneticshield）是指利用导电材料或铁磁材料制成的部件对大容量汽轮发电机定子铁心端部进行屏蔽，以降低由定子绕组端部漏磁在结构件中引起的附加损耗与局部发热的措施。
在通信方面屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。
具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。
1两种。
材质性能：门体外部材质：彩钢板、不锈钢板、镀锌板等；屏蔽性能：150kHz~1GHz；≥80dB。
门体内部材质：镀锌板、紫铜和导电棉等。
21234、应急装置：当屏蔽室突然断电或机械传动出现故障时室内的工作人员可以手动将屏蔽门打开。
3什么是电磁屏蔽窗？电磁屏蔽窗就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。
具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。
4试验、56纤7电磁屏蔽窗帘功能：1、防电磁辐射伤害：有效屏蔽高压线、变电站、电视和广播的发射塔、手机基站和雷达等对周围环境产生的电磁辐射，为人类提供安全、健康的居住、工作环境。
2、防红外线成像：具有显着的防远红外线窃视、热成像功能，有效地防止家居生活情景、保密工作等被窃视、偷拍成像。
3、防信息泄漏：有效屏蔽抑制通过窗口的电磁信号，以防止信息泄漏和盗窃。
4、遮阳功能：具有防紫外线照射、隔热、保暖、环保节能等多重功能。
89电站等周围）,产品都会10或11出现这种现象是因为信号电缆本身就是一条效率很高的辐射和接收天线，它造成的危害如下：1、造成很强的超标辐射：机箱内的电磁能量在电缆上感应出共模电压和电流，共模电流在电缆上流动，产生了共模辐射。
玻璃改性
Low-E玻璃的特点及功能 太阳辐射能量的97％集中在波长为0.3-2.5um范围内，这部 分能量来自室外；100℃以下物体的辐射能量集中在2.5um以上 的长波段，这部分能量主要来自室内。 Low-E中空玻璃对0.32.5um的太阳能辐射具有60％以上的透过率，白天来自室外辐射 能量可大部分透过，但夜晚和阴雨天气，来自室内物体的热辐射 约有50％以上被其反射回室内，仅有少于15％的热辐射被其吸 收后通过再辐射和对流交换散失，故可有效地阻止室内的热量泄 向室外。Low-E玻璃的这一特性，使其具有控制热能单向流向室 内的作用。
1.1.3 憎水、憎油、防污染玻璃 日本、英国等玻璃公司已研制成功一种憎水、憎油、防污 染玻璃，利用氟系硅烷偶联剂，在玻璃表面涂敷处理，在常温 下就可形成一层牢固的硅氧烷薄膜层，可使玻璃表面获得憎水、 憎油、防污染、不黏性、耐药品性以及耐摩擦性等特性，使玻 璃不仅不沾水，而且类似油、蜡、泥土、灰尘、飞虫残骸、鸟 粪、指纹油迹、油墨等妨碍视野的污物也易于清除。另外，冬 季玻璃上的冰霜、雪水也极易清除，而且还有防止玻璃风化、 烤晒以及防止玻璃损伤的特征。这种玻璃最适合用于汽车交通 工具风挡及窗玻璃，更适合用于现代高层建筑物的幕墙玻璃门 窗。
1.1.1 二氧化钛（TiO2 ）光催化膜自洁玻璃 光催化膜自洁玻璃又称为自净玻璃，这种不用擦洗的自洁 玻璃属生态环保型“绿色玻璃”。它是一种在平板玻璃表面涂 覆了一层透明的二氧化钛（TiO2 ）光催化剂薄膜的新玻璃。当 这种被称之为“光触媒”的二氧化钛（TiO）光催化剂膜遇到太 阳光或荧光灯、紫外线照射后，在外界光的激发状态下附着在 表面的有机物、污染物变为二氧化碳和水且自动消除。目前它 已被广泛用于盖板玻璃、汽车玻璃、高档玻璃镜以及高级建筑 物的玻璃幕墙装饰玻璃。
超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展
第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展侯焕然1,石晓飞1,金扬利1,王衍行1,李媛媛2,祖成奎1(1.中国建筑材料科学研究总院有限公司,北京㊀100024;2.铁岭师范高等专科学校,铁岭㊀112608)摘要:电磁屏蔽玻璃是国防㊁民生等领域的重要应用材料,但是电磁性能和光学性能往往难以兼顾提升㊂超薄金属基透明电磁屏蔽薄膜是电磁屏蔽玻璃领域常用的功能性材料㊂本文对超薄金属基电磁屏蔽玻璃的屏蔽设计原理进行了详细阐述,重点综述了降低超薄金属薄膜阈值厚度的方法,回顾了近年来不同结构的超薄金属基电磁屏蔽玻璃的光学及电磁屏蔽性能,并对电磁屏蔽玻璃的未来发展趋势进行了讨论㊂关键词:电磁屏蔽玻璃;超薄金属薄膜;电磁防护;电磁屏蔽效能;透明电磁屏蔽;磁控溅射中图分类号:TQ171㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1197-14Research Progress of Ultra-Thin Metal Based Electromagnetic Shielding GlassHOU Huanran 1,SHI Xiaofei 1,JIN Yangli 1,WANG Yanhang 1,LI Yuanyuan 2,ZU Chengkui 1(1.China Building Materials Academy Co.,Ltd.,Beijing 100024,China;2.Tieling Normal College,Tieling 112608,China)Abstract :Electromagnetic shielding glass is an important application material in the fields of national defense and people s livelihood.However,it is difficult to synchronously improve the electromagnetic and optical properties of the electromagnetic shielding glass.Ultra-thin metal based transparent electromagnetic shielding film is a common functional material in the field of electromagnetic shielding glass.In this paper,the shielding design principle of ultra-thin metal based transparent electromagnetic shielding glass is described in detail.The methods of reducing the threshold thickness of ultra-thin metal film are reviewed.The optical and electromagnetic shielding properties of ultra-thin metal based electromagnetic shielding glass with different structures in recent years are reviewed.The future development trend of electromagnetic shielding glass is discussed.Key words :electromagnetic shielding glass;ultra-thin metal film;electromagnetic protection;electromagnetic shielding effectiveness;transparent electromagnetic shielding;magnetron sputtering 收稿日期:2023-12-18;修订日期:2024-02-05作者简介:侯焕然(1999 ),男,硕士研究生㊂主要从事电磁屏蔽玻璃的研究㊂E-mail:houhuanran8866@通信作者:祖成奎,教授级高级工程师㊂E-mail:zuchengkui@ 0㊀引㊀言随着科技的进步与时代的发展,电磁波已经成为信息化时代最重要的媒介,电磁波在无线电通信㊁雷达探测㊁红外制导等诸多领域的应用为人们的生活带来了很多便利,也使现代和未来战场环境变得越来越复杂[1]㊂与此同时,电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)带来的危害也亟需要解决,因此实现电磁屏蔽尤为重要㊂电磁屏蔽(electromagnetic shielding,EMS)材料是实现电磁屏蔽的重要功能材料,可阻断电磁波传输,降低外部电磁场对内部电子设备的干扰,或防止内部电磁泄露[2]㊂传统的电磁屏蔽材料往往厚重且不透明,这限制了它们在有透明需求电磁屏蔽领域的应用[3]㊂透明电磁屏蔽材料兼顾光学透明和电磁屏蔽功能,近年来得到了广泛关注和研究㊂常用的透明电磁屏蔽材料有透明氧化物薄膜[4-5]㊁超薄金属薄膜㊁金属网栅[6-8]㊁金属纳米线[9-11]㊁有机聚合物[12-14]㊁碳纳米管和石墨烯等㊂电磁屏蔽玻璃是特种玻璃的重要分支,由于玻璃的电磁通透性,传统的浮法玻璃(如钠钙玻璃等)㊁光学玻璃(如K9等)材料不具备电磁屏蔽特性,必1198㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷须通过在玻璃表面制备透明电磁屏蔽功能层以实现玻璃的电磁屏蔽功能㊂电磁屏蔽玻璃的光学性能,可依据光学薄膜干涉理论进行计算和设计,在玻璃基材确定的情况下,透明电磁屏蔽功能层光学性能的优劣决定了电磁屏蔽玻璃光学性能的高低;而电磁屏蔽效能同样取决于透明电磁屏蔽功能层㊂电磁屏蔽玻璃被广泛应用于需要电磁隔离或电磁防护的环境中,如实验室㊁医疗设施㊁军事装备和某些高端电子设备;此外,电磁屏蔽玻璃也可应用于抗电磁干扰的场景,如保密建筑物窗口㊁导弹精确制导等㊂目前,氧化铟锡(indium tinoxide,ITO)薄膜是电磁屏蔽玻璃表面最常用的透明电磁屏蔽材料,但ITO薄膜存在生产成本高㊁易脆性断裂㊁耐久性差等问题[15],因此亟需研究ITO薄膜的功能替代材料㊂在目前的研究中,以石墨烯㊁碳纳米管为代表的新型透明电磁屏蔽材料在大尺寸玻璃表面均匀制备的工艺仍在探索;高性能金属网栅的图案设计复杂且制备成本昂贵;高品质因数的金属纳米线制备困难,且金属纳米线薄膜的雾度较大㊂金属材料包含大量可自由移动的电子,可以与入射的电磁波发生相互作用,实现对电磁波的高反射,是良好的电磁屏蔽材料㊂20世纪70年代,研究人员发现,当金(Au)㊁银(Ag)㊁铜(Cu)等贵金属薄膜厚度小于20nm时,对光的吸收和反射会同步降低,此时的超薄金属薄膜具有较好的光学透过性[16]㊂超薄金属基透明电磁屏蔽材料综合了透明氧化物薄膜的高光学透过率和超薄金属薄膜的高电导率,可同时实现高光学透明和强电磁屏蔽[17],被认为是最有望替代ITO薄膜的透明电磁屏蔽材料㊂然而,受制于超薄金属的生长模式,超薄金属薄膜的厚度和连续性相互制约,这限制了其导电性和光学透过率的同步提升[18]㊂研究更先进的薄膜制备工艺,有效调控薄膜生长模式,降低金属形成连续薄膜的阈值厚度和薄膜表面粗糙度,在玻璃表面制备更薄㊁光电性能更优异的超薄金属薄膜是电磁屏蔽玻璃领域需要研究的重要科学问题㊂本文综述了超薄金属基电磁屏蔽玻璃的发展现状,回顾总结了电磁屏蔽玻璃的电磁屏蔽设计原理和制备方法,重点综述了降低超薄金属薄膜阈值厚度方法的最新研究进展,对比了近年来超薄金属基电磁屏蔽玻璃的性能,讨论了目前的发展困境及未来发展趋势,旨在为未来电磁屏蔽玻璃的设计与应用提供理论与实践参考㊂1㊀电磁屏蔽玻璃设计原理电磁屏蔽玻璃的主要设计和制备思路是在钠钙玻璃㊁K9光学玻璃等表面制备透明电磁屏蔽材料功能层㊂电磁屏蔽材料的屏蔽原理包括反射损耗机制㊁吸收损耗机制和多重反射损耗机制[19],电磁屏蔽原理示意图如图1所示㊂反射损耗机制是利用空气和电磁屏蔽材料之间的阻抗不匹配造成电磁波反射,实现屏蔽功能;吸收损耗机制是将进入电磁屏蔽材料的电磁波部分或全部转化为其他能量(如热能等);多重反射损耗机制是一种辅助损耗机制,通过使电磁波在电磁屏蔽材料内部多次反射,延长传播路径长度,从而增加电磁波吸收㊁反射机会[20]㊂图1㊀电磁屏蔽原理示意图(反射损耗机制㊁吸收损耗机制和多重反射损耗机制)Fig.1㊀Schematic diagram of electromagnetic shielding principle(reflection mechanism,absorption mechanism and multi-layer reflection mechanism)屏蔽效能(shielding effectiveness,SE)是衡量电磁屏蔽材料性能优劣的重要参数,常用的计算屏蔽效能的方法为Schelkunoff公式[21](见式(1)~(4)),该公式利用了传输线模型,适用于导体平板型屏蔽材料㊂SE=SE A+SE R+SE M(1)式中:SE A为屏蔽材料的吸收损耗,dB;SE R为屏蔽材料的反射损耗,dB;SE M为屏蔽材料的多次反射损第4期侯焕然等:超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展1199㊀耗,dB㊂SE A =131.43t fμr σr (2)SE R =168.2+10lg σr fμr ()(平面波)20lg 5.35r fσr μr +0.354+1.17ˑ10-2r σr fμr ()(磁场)3.217+10lg σr f 3r 3μr ()(磁场)ìîíïïïïïïïï(3)SE M =10lg[1-2ˑ10-0.1SE A cos(0.23SE A )+10-0.2SE A ](4)式中:f 为电磁波频率,Hz;t 为屏蔽材料的厚度,m;r 为场源至屏蔽材料的距离,m;μr 为屏蔽材料的相对磁导率;σr 为屏蔽材料相对于铜的电导率㊂根据屏蔽原理不同,电磁屏蔽材料可分为反射损耗型电磁屏蔽材料和吸收损耗型电磁屏蔽材料㊂吸收损耗型电磁屏蔽材料的屏蔽性能依赖屏蔽层的厚度,这导致该类型屏蔽材料一般不具备光学透明性能,不适用于透明电磁屏蔽应用场景[22]㊂反射损耗型电磁屏蔽材料一般具有高电导率,同时可设计为光学透明,在透明电磁屏蔽领域已有重要应用㊂超薄金属基透明电磁屏蔽材料是应用最广泛的反射损耗型电磁屏蔽材料,最常用的设计结构为电介质层/金属层/电介质层(dielectric /metal /dielectric,D /M /D)㊂超薄金属层具有高电导率,对电磁波具有良好的反射能力,通过反射损耗机制实现电磁屏蔽㊂电介质层材料一般选用ITO㊁氧化锌铝(zinc aluminum oxide,AZO)等氧化物薄膜,一方面,氧化物薄膜在可见光波段有较高的折射率和低消光系数[23];另一方面,底层氧化物薄膜的引入可以改善超薄金属生长连续性的问题,并缓解超薄金属层与基底附着力差的问题[24],外层的氧化物薄膜则对超薄金属层起保护作用,可有效提升薄膜整体的耐久性能㊂2㊀超薄金属基电磁屏蔽玻璃制备方法金属薄膜的生长遵循Volmer-Weber 模式,在生长初期以三维岛状生长模式为主,这导致超薄金属薄膜厚度与微观生长连续性之间相互制约,限制了其导电性和光学透过率的同步提升[25]㊂如何降低金属形成连续薄膜的厚度阈值,降低表面粗糙度,进一步提升超薄金属薄膜光电性能,成为亟待解决的科学问题[26]㊂在探索降低超薄金属连续成膜厚度阈值问题上,研究者首先提出了在基材与金属薄膜之间插入过渡层的方法,以此来调控金属薄膜与基底界面能,改善超薄金属生长过程,其中最常用的有金属过渡层和金属氧化物过渡层等[27-28]㊂Ghosh 等[29]研究了二氧化钛(titanium dioxide,TiO 2)过渡层的引入对超薄Ag 膜生长形貌及薄膜光电性能的影响㊂在玻璃表面直接制备的8nm 超薄Ag 膜呈不连续岛状生长形貌,表面均方根(root mean square,RMS)粗糙度为6.6nm,而在玻璃表面引入TiO 2过渡层后,超薄Ag 膜(8nm)的连续性得到明显改善,RMS 粗糙度仅为2.2nm,过渡层引入前后制备的Ag 膜样品表面的原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)结果如图2(a)和(b)所示㊂图3(a)和(b)分别对比了具有和不具有TiO 2过渡层的Ag 薄膜的透过率和电阻率,可以看出TiO 2过渡层的引入改善了超薄Ag 膜的生长连续性,提升了薄膜光电性能㊂Zou 等[30]基于表面自由能(surface free energy,SFE)匹配原理,选用氧化锌(zinc oxide,ZnO)作为超薄Ag 膜生长过渡层,并通过11-巯基十一烷酸(MUA)自组装单分子层(self-assembled monolayer,SAM)改性,实现了连续超薄Ag 膜的制备㊂结果表明:ZnO 过渡层的引入使超薄Ag 膜的RMS 粗糙度由6.07nm(玻璃表面直接镀制)降低至2.68nm,并且薄膜显示出电连续性,表面方阻为13.59Ω/sq;通过MUA-SAM 改性后超薄Ag 膜RMS 粗糙度进一步降低至0.95nm,表面电阻降低至8.61Ω/sq,Ag 膜表面的AFM 测试结果如图4(a)~(c)所示,MUA-SAM 改性ZnO 表面制备的超薄Ag 膜的结构示意图如图5所示㊂图6为不同膜系的透射率光谱测试对比结果,可以看出,在保证薄膜具有低表面方阻的同时,MUA-SAM 改性ZnO 过渡层的引入提升了Ag 薄膜的可见光透过率,基于此方法制备的ZnO /MUA /Ag /MUA /ZnO 样品整体光电性能高于1200㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷市面上的ITO薄膜产品,有望成为透明电磁屏蔽领域的替代产品㊂图2㊀Ag(8nm)和TiO2(30nm)/Ag(8nm)的AFM测试结果[29]Fig.2㊀AFM results of Ag(8nm)and TiO2㊀(30nm)/Ag(8nm)[29]图3㊀(a)TiO2过渡层引入前后薄膜的可见光透过率对比结果;(b)TiO2过渡层引入前后薄膜的电阻率变化对比结果(虚线表示使用相同溅射工艺沉积的约300nm厚的块状银膜电阻率)[29]Fig.3㊀(a)Comparison of visible light transmittance for Ag films with and without TiO2seed layer;(b)comparison of electrical resistivity variation for Ag films with and without TiO2seed layer(the dashedline represents the resistivity of bulk Ag film of about300nm thickness deposited using the same sputtering process)[29]图4㊀Glass/Ag表面㊁Glass/ZnO/Ag表面和Glass/ZnO/MUA/Ag表面的AFM测试结果[30]Fig.4㊀AFM results of glass/Ag surface,glass/ZnO/Ag surface and glass/ZnO/MUA/Ag surface[30]第4期侯焕然等:超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展1201㊀图5㊀Glass /ZnO /MUA /Ag /MUA /ZnO 结构示意图[30]Fig.5㊀Schematic diagram of glass /ZnO /MUA /Ag /MUA /ZnO structure[30]图6㊀不同膜层结构的透射率对比[30]Fig.6㊀Comparison of transmittance of different film structures [30]㊀㊀过渡层的引入改善了超薄金属的Volmer-Weber 生长模式,提高了超薄金属的电连续性,降低了光学损失率,是超薄金属基透明电磁屏蔽材料的重要组成部分㊂同时,过渡层也缓解了超薄金属与透明电磁屏蔽领域常用玻璃基底材料(钠钙玻璃㊁K9光学玻璃等)之间表面自由能不匹配的问题[31-32],提高了薄膜与玻璃的附着力,有助于提高电磁屏蔽玻璃的功能耐久性㊂但是,不同的过渡层在实际应用中仍存在一些问题,常需要针对不同的应用场景和需求选用合适的过渡层,并辅以光学设计优化各层膜厚度,以期实现透明性能和电磁屏蔽性能的同步提升,各种常用超薄金属生长过渡层的对比及应用场景如表1所示㊂表1㊀常用超薄金属生长过渡层的优劣对比及应用场景Table 1㊀Comparison of advantages and disadvantages for commonly used ultra-thin metal growthseed layers and its application scenarios过渡层材料优势存在的问题主要应用场景氧化物薄膜制备工艺简单㊁成本低㊁具有良好的高温耐受性㊁膜系丰富,可以满足多数应用场景柔性差㊁需要高温下制备,有机衬底不适用无机透明光窗㊁武器吊舱罩等有机涂层制备方法简单㊁成本低㊁柔性高,可应用于大尺寸异形窗口涂层均匀性差㊁雾度大㊁无机材料表面附着力差㊁高温耐受性差有机透明光窗㊁可穿戴式电磁屏蔽设备等改性涂层对超薄金属连续生长的促进作用最明显制备工艺复杂㊁成本昂贵㊁难以工程化应用精密仪器小尺寸透明窗口等随着磁控溅射技术的发展,多金属共溅射掺杂成为降低超薄金属成膜厚度的另一有效途径㊂Guo 等[33]研究发现,利用多金属共溅射技术在沉积Ag 薄膜过程中,引入少量的其他金属(Cu㊁Al 等),可以降低薄膜表面迁移率,进而改善超薄金属的生长连续性,降低生长阈值厚度㊂近年来,许多学者对掺杂金属的选择及共溅射工艺参数的优化做了深入研究㊂Wang 等[34]通过Ag-Al 共溅射的方法,在玻璃表面成功制备了Al 掺杂超薄Ag 薄膜,研究了Al 掺杂浓度对薄膜生长形貌的影响规律,如图7所示㊂通过扫描电子显微镜(SEM)观察到,随着Al 掺杂浓度的增大,Ag 薄膜的RMS 粗糙度先降低后升高,在Al 掺杂物质的量浓度为5%时,Ag 薄膜的RMS 粗糙度仅为0.89nm㊂这是由于,在薄膜生长初期,一定浓度的Al 掺杂使Ag 原子容易吸附在Al 原子附近,降低了Ag 原子的表面迁移率,有助于降低薄膜的RMS 粗糙度㊂但过高的Al 掺杂浓度容易引起晶格畸变,使晶粒表面能急剧增加,Ag 晶粒出现团聚现象,进而导致薄膜RMS 粗糙度的增大㊂该团队继续开展了Cu 掺杂制备超薄Ag 膜的研究[35],如图8所示㊂结果表明,Cu 掺杂对于改善Ag 膜生长具有更高的效率,在Cu 掺杂物质的量浓度为2%时,在SiO 2表面制备的超薄Ag 膜的RMS 粗糙度仅为0.88nm㊂引入生长过渡层和优化镀膜工艺参数,是目前降低超薄金属连续生长阈值厚度的主要方式,表2对比了相关文献中所用的改进方式㊂不同的应用场景对透明电磁屏蔽材料提出了不同的性能要求,在实际应用中,1202㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图7㊀(a)随着厚度的增加,不同Al 掺杂浓度(摩尔浓度)的Ag 薄膜的SEM 照片(底部图像表示其演变概念图);(b)Al 和Ag 共沉积装置示意图[34]Fig.7㊀(a)SEM images of Ag thin films doped with different Al concentrations (molar concentration)as increasing thickness (the bottom images indicate the conceptual diagrams of its evolution);(b)schematic diagram of setup for co-deposition of Al and Ag [34]图8㊀(a)Cu 掺杂前后Ag 膜岛状结构的演变概念图;(b)不同Cu 掺杂浓度(摩尔浓度)10nm Ag 膜的SEM 照片[35]Fig.8㊀(a)Evolution conceptual diagrams of Ag film island structure before and after introducing Cu dopants;(b)SEM images of Ag films with different Cu doping concentrations [35]表2㊀降低超薄金属薄膜阈值厚度方法的对比Table 2㊀Comparison of methods for reducing threshold thickness of ultra-thin metal films制备方法优势劣势参考文献磁控溅射工艺成熟,通过优化工艺参数可降低金属生长的阈值厚度,适用于大尺寸电磁屏蔽玻璃的制备制备的超薄电磁屏蔽薄膜阈值厚度较大,性能难以进一步提升[37-38]多金属磁控共溅射Cu㊁Al 等金属共掺杂技术已被证实对超薄Ag 膜的光电性能提升显著先进的磁控溅射技术目前还不适用于大尺寸电磁屏蔽玻璃的制备,相关的设备和工艺亟待探索和研究[33-35]真空热蒸发工艺简单,成本低,适用于异形玻璃表面制备超薄金属薄膜蒸发能量低于溅射能量,所制备的薄膜致密性较差[39]原子层沉积可以精确控制超薄金属薄膜的厚度和均匀性,适用于具有高纵横比结构的异形玻璃,制备的薄膜表面光滑沉积效率低,沉积材料选择受限,设备昂贵,成本高[40-41]引入生长过渡层可以结合其他制备方法,进一步改善超薄金属薄膜生长过渡层材料的选择受制于实际应用场景,部分过渡层对整体透过率损失影响较大[29-32]第4期侯焕然等:超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展1203㊀为了配合玻璃整体结构与性能设计,衬底层的材料和结构一般仅为特定的一种或几种,这就限制了其他高自由能衬底层材料的选择[36],因此玻璃的光电性能提升空间有限㊂多金属共溅射方法的优势是对超薄金属层进行本征掺杂改性,减弱衬底层材料种类的制约,为透明电磁屏蔽领域的发展提供了一条可行的技术思路㊂3㊀超薄金属基透明电磁屏蔽薄膜性能研究光学透射率和电磁屏蔽效能是超薄金属基透明电磁屏蔽材料的两个重要性能指标㊂在D /M /D 结构的超薄金属基透明电磁屏蔽材料中,超薄金属层的表面方阻和电连续性是影响电磁屏蔽性能的两个主要因素,电介质层主要起到增加光学透射率的作用[42-43]㊂通过调整材料的结构㊁组分㊁厚度等可以使超薄金属基透明电磁屏蔽材料对特定频率范围的电磁波实现选择性屏蔽[44],而在其他频段内保持透过,这可以满足不同应用场景对电磁屏蔽的特定要求㊂超薄金属基电磁屏蔽玻璃已有广泛研究㊂Ag 的电导率为6.30ˑ107Ω㊃mm 2/m,相较于Cu(电导率为5.96ˑ107Ω㊃mm 2/m)和Au(4.52ˑ107Ω㊃mm 2/m),导电性能更优,是电磁屏蔽玻璃领域最常用的超薄金图9㊀(a)高透过率EMAGS 薄膜;(b)柔性弯曲EMAGS 薄膜[46]Fig.9㊀(a)EMAGS film with good transparency;(b)EMAGS film with outstanding flexibility [46]属薄膜材料[45]㊂Wang 等[46]在溅射沉积Ag 的过程中共溅射了少量的铜,制备了8nm 超薄连续Ag 薄膜,并设计制备了PET /ITO /Cu-doped Ag /ITO 结构的电磁银屏蔽(EMAGS)薄膜,薄膜可利用卷对卷(roll-to-roll process)工艺大面积生产,与玻璃材料层结合形成电磁屏蔽玻璃,样品图如图9所示㊂单层EMAGS 薄膜在可见光范围的平均相对透过率高达96.5%,在X㊁Ku㊁Ka 和K 波段的平均SE 约为26dB,测试结果如图10所示㊂随后,研究人员尝试将两层EMAGS 薄膜简单堆叠并测试电磁屏蔽效能,测试结果显示,两层EMAGS 薄膜在上述波段的平均SE 大于30dB,将两层EMAGS 薄膜间隔四分之一波长的距离,平均SE 进一步提高至50dB㊂EMAGS薄膜在应用于电磁屏蔽玻璃时,可以选用不同厚度的玻璃材料,设计不同厚度组合的层合结构,可在特定波段获得最优的电磁屏蔽效能㊂随着磁控共溅射技术的发展,不仅可以在超薄金属沉积过程中引入其他金属,而且可以在沉积生长过渡层时共溅射沉积适量的金属,对生长过渡层进行掺杂改性,从而增加金属薄膜与过渡层之间的润湿性,促进金属薄膜连续生长,降低薄膜连续成膜的阈值厚度,进而提升玻璃材料的电磁屏蔽性能㊂Choi 等[47]在玻璃基板表面利用磁控共溅射技术制备了3%(原子数分数)Al-doped ZnO(AZO)/Ag /AZO 复合薄膜,研究了顶层AZO 薄膜厚度与AZO /Ag /AZO 透射率㊁电阻率和电磁屏蔽效能之间的关系,结果如图11~13所示㊂其中,退火后的Glass /AZO(45nm)/Ag(9nm)/AZO(45nm)的电磁屏蔽性能最佳,在1.5~3.0GHz 波段的电磁屏蔽效能约为39dB,高于市售的60mm 厚的铜箔,有广阔的商业应用前景㊂1204㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷图10㊀EMAGS(40nm ITO/8nm Cu-doped Ag/40nm ITO)㊁双层EMAGS㊁四分之一波长距离间隔的双层EMAGS㊁Cu-doped Ag(8nm)㊁ITO(40nm)和PET衬底在X波段㊁Ku波段㊁K波段㊁Ka波段的EMI SE测量结果[46]Fig.10㊀Measured EMI SE results of EMAGS(40nm ITO/8nm Cu-doped Ag/40nm ITO),double-layer EMAGS, double-layer EMAGS separated by a quarter-wavelength space,Cu-doped Ag(8nm),ITO(40nm),and PET films at X band,Ku band,K band and Ka band[46]图11㊀(a)沉积态和退火后的AZO(45nm)/Ag(9nm)/AZO(45nm)薄膜在氧气中100ħ保持20min的透射率变化(插图:(a-1)沉积态的AFM图像;(a-2)退火后的AFM图像;(a-3)水在沉积态表面的润湿情况;(a-4)水在退火态表面的润湿情况);(b)不同顶部AZO膜厚度的AZO/Ag/AZO多层膜的透射率随波长的变化[47] Fig.11㊀(a)Variations in transmittance of as-deposited and annealed AZO(45nm)/Ag(9nm)/AZO(45nm)films at 100ħfor20min under oxygen atmosphere,insets show a three dimensional AFM image of(a-1)as-deposited and(a-2) annealed multilayer films,the contacted shape of water onto(a-3)as-deposited and(a-4)annealed multilayer films;(b)transmittance of AZO/Ag/AZO multilayer films with different top AZO film thicknesses varies with wavelength[47]由于Ag的价格较高,在大规模工业生产中,Cu更具实用性,但是连续的Cu薄膜化学稳定性差,在湿热和盐雾等环境中,容易发生化学反应生成碱式碳酸铜导致电磁屏蔽失效[48],所以Cu更多用作金属网栅电磁屏蔽材料㊂Au虽然电导率略低于Ag和Cu,但由于出色的化学惰性,Au在高精度和高可靠性要求的应用中仍然非常重要㊂近年来,超薄Au基电磁屏蔽玻璃得到广泛关注㊂Erdogan等[49]利用磁控溅射技术在玻璃表面制备了ITO/Au/ITO电磁屏蔽薄膜,通过控制各膜层的沉积时间,研究了ITO层厚度和Au层厚度对透明电磁屏蔽薄膜光电性能的影响,通过优化ITO层和Au层的沉积时间,实现了可见光透过率和电磁屏蔽性能的兼顾提升,测试结果如图14㊁15所示㊂其中,ITO(8nm)/ Au(15nm)/ITO(8nm)结构薄膜表现出最优光电性能,在8~12GHz的SE为26.8dB,在550nm处的透过率最大达到84.6%㊂进一步增加Au层的沉积时间,虽然可以进一步提高电磁屏蔽性能,但是透过率损失严重㊂通过研究沉积时间对ITO/Au/ITO薄膜光电性能的影响规律发现,Au膜沉积时间为15s时已形成连㊀第4期侯焕然等:超薄金属基电磁屏蔽玻璃研究进展1205图12㊀(a)550nm波长处的透射率与AZO顶层厚度之间的关系;(b)AZO/Ag/AZO多层膜的方块电阻和电阻率与顶层AZO膜厚度的函数关系[47]Fig.12㊀(a)Relationship between transmittance at wavelength of550nm and AZO top layer thickness; (b)sheet resistance and resistivity of AZO/Ag/AZO multilayer films as a function of top layer AZO film thickness[47]图13㊀(a)具有不同顶层AZO厚度的AZO/Ag/AZO的S12参数随频率的变化;(b)具有不同顶层AZO厚度的AZO/Ag/AZO的EMI SE随频率的变化[47]Fig.13㊀(a)Variations in S12parameter as a function of frequency for different top layers AZO film thickness; (b)variations in EMI shielding effectiveness as a function of frequency for different top layer AZO film thickness[47]图14㊀(a)玻璃表面ITO/Au/ITO薄膜光学透射光谱;(b)PC表面的ITO/Au/ITO薄膜光学透射光谱[49]Fig.14㊀(a)Optical transmission spectra of ITO/Au/ITO films on glass surface;(b)optical transmission spectra of ITO/Au/ITO films on PC surface[49]1206㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷续薄膜,此时ITO/Au/ITO薄膜具有最高的透射率和最低的散射率,且此时的可见光透过率高于双层ITO薄膜,这说明ITO/Au/ITO薄膜在兼顾高电磁屏蔽的同时进一步提升了可见光透过率㊂图15㊀(a)代表性样品的测量EMI SE值(插图为ITO(8nm)/Au(15nm)/ITO(8nm)薄膜的TM-AFM形貌图);(b)样品的测量和模拟S21值(M:测量值,C:计算值)[49]Fig.15㊀(a)Measured EMI SE values of representative samples(illustration is TM-AFM topography images of ITO(8nm)/Au(15nm)/ITO(8nm)films;(b)measured and simulated S21values of samples(M:measured,C:calculated)[49]Jenifer等[50]在室温下通过射频磁控溅射制备了氧化锌锡(ZTO)/Au/氧化锌锡(ZTO)多层复合薄膜,测试结果如图16所示,底层ZTO膜对促进Au层的均匀性和连续生长有重要作用,顶层ZTO膜的引入可显著提高光学透过性能,同时,顶层ZTO对Au层起到包覆作用,缓解了Au膜与基底附着力较差的问题㊂结合光学设计与实验验证得到最佳厚度组合,其平均可见光透过率为83.6%,方块电阻为12Ω/sq,在8~12GHz 的平均SE为24.75dB㊂Ag的块状电导率低,是超薄金属基电磁屏蔽玻璃中金属层的常用材料,但是在实际应用中,超薄Ag膜易氧化和腐蚀变性,这会导致透过率损失增大和电磁屏蔽功能失效[51],缩短材料使用寿命㊂Au的活泼性低,超薄Au膜的环境适应性强,光电性能优异,近年来得到研究人员的广泛关注[52],超薄Au膜基透明电磁屏蔽材料有望在光电性能㊁使用寿命㊁环境适应性等方面实现更大的提升㊂但是,超薄Au基透明电磁屏蔽材料仍存在Au层生长不连续㊁Au膜与电介质层附着力差㊁耐湿热性能差和成本高昂等问题[53],仍需要进一步研究㊂表3中列出了引用文献中电磁屏蔽玻璃的电磁屏蔽材料㊁制备方法及性能㊂。
电磁干扰抑制的屏蔽技术
UP 1 CR / C2
电磁屏蔽技术
讨论:（1）屏蔽体不接地，若 C3 C1、 C2CR /(C2 CR ) C1
Up
C1
C3
C1U S C2CR /(C2
CR )
Up US
U N1
C2U P C2 CR
UP 1 CR / C2
U N1
C2U S C2 CR
1 1 CR
/ C2 US
电磁屏蔽技术
4. 屏蔽的分类（按工作原理）
• 电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变电场屏蔽（利用良好接地 的金属导体制作）
• 磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导磁率 材料构成低磁阻通路）
• 电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减来隔 离电磁场的耦合）
电磁屏蔽技术
5. 屏蔽效能( SE )
UN0
CSR0U S CSR0 CR
US
1 CR / CSR0
S US ～
CSR0 R
CR
UN0
未加屏蔽的耦合
CSR1
C1 S
C2 R
US ～加屏蔽（忽略CSR1的影响）
UN1
Up
C1
C3
C1U S C2CR /(C2
CR )
U N1
C2U P C2 CR
屏蔽效能：屏蔽体的性质的定量评价。
定义：
电屏蔽效能
SE E0 或
磁屏蔽效能
E1
SE H0 或 H1
SE(dB) 20 log E0 E1
SE(dB) 20 log H0 H1
E0、H0 —— 未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场；
E1、H1—— 加屏蔽后空间中该点的电（磁）场；
电磁屏蔽技术
玻璃制品的电磁屏蔽性能分析考核试卷
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.玻璃的透光性对其电磁屏蔽性能没有影响。（）
2.电磁波的频率越高，其在介质中的传播速度越快。（）
3.金属涂层的厚度越厚，玻璃制品的电磁屏蔽效能越好。（）
D.添加导电颗粒
7.以下哪些波段的电磁波可能对玻璃制品的电磁屏蔽性能造成影响？（）
A.短波
B.中波
C.长波
D.微波
8.以下哪些材料可以被用于制作电磁屏蔽玻璃？（）
A.钢化玻璃
B.夹层玻璃
C.镀膜玻璃
D.纳米玻璃
9.影响电磁波在玻璃中传播速度的因素包括以下哪些？（）
A.玻璃的密度
B.玻璃的介电常数
C.玻璃的磁导率
A.降低电磁波的传输速度
B.减弱电磁波的强度
C.防止电磁波干扰
D.提高信号的传输效率
20.以下哪种材料在电磁屏蔽性能方面具有较好的效果？（）
A.木材
B.塑料
C.金属
D.纤维
（以下为其他题型，请自行添加）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
B.玻璃
C.纤维
D.碳素
2.电磁屏蔽的原理是什么？（）
A.利用材料的吸湿性将电磁波转化为热能
B.通过材料的导电性将电磁波反射或吸收
C.利用磁场的旋转使电磁波相互抵消
D.通过声波的干扰降低电磁波强度
3.以下哪种波段的电磁波对玻璃制品的屏蔽性能影响最小？（）
A.短波
B.中波
C.长波
具备雷达隐身和电磁屏蔽功能的轻量化防弹玻璃
专利名称：具备雷达隐身和电磁屏蔽功能的轻量化防弹玻璃专利类型：发明专利
发明人：吴倩颖,张小俊,王银茂,姜守进,吴裕峰,佘邓杰,周志磊,徐晓鸥,许瑞明,赵宇阳
申请号：CN202111395175.3
申请日：20211123
公开号：CN114055871A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请涉及一种具备雷达隐身和电磁屏蔽功能的轻量化防弹玻璃，其包括第一强化玻璃、雷达隐身功能层、第一粘结层、第二强化玻璃、电磁屏蔽功能层和防弹玻璃。
雷达隐身功能层设置于第一强化玻璃上，雷达隐身功能层与第一强化玻璃形成雷达隐身强化玻璃。
第一粘结层设置于第一强化玻璃上，雷达隐身功能层位于第一粘结层与第一强化玻璃之间。
第二强化玻璃设置于第一粘结层上，电磁屏蔽功能层设置于第二强化玻璃上，且位于第二强化玻璃与第一粘结层之间，电磁屏蔽功能层与第二强化玻璃形成电磁屏蔽强化玻璃。
防弹玻璃，设置于第二强化玻璃上。
本申请集雷达隐身、电磁屏蔽、轻量化防弹于一体，大大增强了防弹玻璃对装备的适应性，弥补了国内空白。
申请人：江苏铁锚玻璃股份有限公司
地址：226600 江苏省南通市海安市长江西路128号
国籍：CN
代理机构：北京国昊天诚知识产权代理有限公司
代理人：李潇
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玻璃的电磁屏蔽效能测试考核试卷
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.电磁屏蔽的主要作用是阻止_______的传播。（）
2.常用的电磁屏蔽材料包括_______、_______和_______。（）
3.电磁屏蔽效能的测量单位是_______。（）
4.在电磁屏蔽效能测试中，通常使用的测试设备是_______。（）
D.框连接
10.以下哪种材料不适合作为电磁屏蔽玻璃的粘接剂？( )
A.丙烯酸酯
B.硅酮
C.乙醇
D.环氧树脂
11.电磁屏蔽效能测试时，如果测试结果出现较大的误差，以下哪项措施是无效的？( )
A.检查测试设备是否正常
B.检查测试环境是否符合要求
C.提高测试频率
D.重新校准测试设备
12.在电磁屏蔽效能测试中，以下哪个因素可能导致测试结果偏大？( )
2.在所有频率下，金属材料的电磁屏蔽效能都是相同的。（）
3.电磁屏蔽效能测试时，测试距离的增加会提高屏蔽效能的测量值。（）
4.电磁屏蔽材料可以完全阻止电磁波的传播。（）
5.在电磁屏蔽效能测试中，环境温度的变化对测试结果没有影响。（）
6.使用导电胶可以提高电磁屏蔽效能。（）
7.电磁波频率越高，电磁屏蔽效能越好。（）
D.屏蔽材料具有一定的厚度
19.以下哪些因素可能导致电磁波在屏蔽材料中的传输损耗增加？( )
A.屏蔽材料中杂质含量增加
B.屏蔽材料厚度增加
C.电磁波频率降低
D.屏蔽材料孔隙率降低
20.以下哪些做法有助于保证电磁屏蔽效能测试的准确性？( )
A.遵循标准测试流程
B.使用校准过的测试设备
C.保持测试环境清洁无干扰
我国建筑环保玻璃市场发展分析
维普资讯
玻璃 ・ 监 行、扫擂
透 明 的 电磁 屏 蔽 膜 或 在夹 层 玻 璃 中敷 设 金属 丝 网 ， 当 电磁 波 经 过 这 种 屏 蔽 玻璃 时 ，被 有 效 地 衰减 ，达 到对
污物 被 雨水 冲走 。
目前 自洁 净 玻 璃 是人 们 开发 研 制 的最 好 的 生态 玻 成 为 屋顶 玻 璃 、灯 具 玻璃 及 室外 建 筑 用 玻 璃 灯 具 、 厨 房 用 玻璃 、卫 生 问 用 玻璃 以及 其 它 特 殊 用 途 建筑 用 玻
建 筑 场 合 ， 电磁 玻璃 一 般 可 以做 到在 ＩＨ 频 率 时衰 减 璃 的最 佳 替 代 产 品 。 Ｇｚ ３ ～５ ０ ０分 贝 ，高 档 产 品 可 以衰 减 ８ ０分 贝 。
所 谓夹金 属 丝 网电磁 屏 蔽玻璃 的金属 屏蔽 材料一 般
为 铜 、 铝 、镀 锌 铁 丝 等 ，每 个 金 属 丝 网 的 网眼 均 可 看 作是 小波 导 管 。 电磁波 频 率 高于 波 导 管 的截 止 频 率 时 ， 电磁 波 可 以 自由通过 （ 如 网眼 之 间 问 空 隙 宽度 假 为ｂ ，则 以矩 型 窗为 例 ， 其截 止 频 率 ｆ ＝ ５ ｂ（Ｈ ） 波 ｃ １／ Ｇ ｚ， 长 为 入 ｃ ２ ｃ ） ， 当 电磁 波 频 率 低 于 截 止 频 率 时 ， ＝ ｂ（ ｍ ） 金 属 丝 网 起 到屏 蔽 作 用 。 所 谓 镀 膜 电磁 屏 蔽玻 璃 的膜 层 可 以是 导 体或 半 导
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内防 止 信 息 泄 露 ，对 外 防 止 信 息 干 扰 的建 筑 特 种 玻 璃 ，据 业 内专 家 分 析 ，其 市场 前景 将 会 十 分 广 阔 ，将 璃 。主 要 用 于 计 算 机 房 、演 播 室 、 工 业 控 制 室 、 军 事单 位 、外 交 部 门等 有较 高保 密 要 求 或 防干 扰 要 求 的
屏蔽玻璃标准
屏蔽玻璃标准
屏蔽玻璃是在导电膜反射电磁波的性能上再加上电解质膜的干扰效应的透光屏蔽器件。
其防电磁辐射，抗电磁干扰，且光学性能好。
屏蔽玻璃按屏蔽性能分为高、低两档。
低档屏蔽玻璃在30MHz~1GHz频率段，屏蔽性能在60dB以上，主要用于屏蔽室窗口。
高档屏蔽玻璃在30MHz~1GHz频率段，屏蔽性能在80dB以上，主要用于各种电子设备、精密仪器的窗口。
此外，电磁屏蔽玻璃还具有以下特点：
1.可见光透过率30%~80%。
2.力学性能方面，具有抗振动性，可在10~17HZ，0.1mm条件下使用。
3.厚度一般在0.5~24mm之间，常见规格厚度有0.5mm+0.5mm、1mm+1mm、
2mm+2mm等，根据需要还可以定制最小尺寸为15mm*15mm的产品。
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抗电磁干扰的玻璃——电磁屏蔽玻璃
摘要电磁屏蔽玻璃是经过特殊工艺处理，在玻璃表面涂覆导电涂层或在玻璃中夹入特殊介质而实现对电磁波的阻挡和衰减，达到阻挡电磁波透过、防止电磁辐射、保护信息不泄露以及抗电磁干扰的屏蔽玻璃器件。
屏蔽玻璃必须对所观察的各种图形（包括动态色彩图像）不产生失真，具有高保真、高清晰的特点。
关键字抗电磁干扰玻璃电磁屏蔽原理
引言由于各种电子、电气设备的使用，造成了大量电磁信息的泄露，国际上比较先进的技术和设备可以接受几十公里外的电磁信息，并进行还原放大，造成了数据信息的保密性差，并且可能造成泄密的可怕结果，因此深入研究电磁屏蔽技术和电磁屏蔽材料，引起人民的高度关注。
一、电磁屏蔽玻璃的分类
目前主要有以下四种形式屏蔽材料：1高分子导电涂料；2表面覆层型屏蔽材料；3纤维类复合材料；4发泡金属类。
电磁屏蔽玻璃根据生产方法的不同，分别属于表面覆层型屏蔽材料和纤维类复合材料。
（1）表面覆层型电磁屏蔽玻璃
一般通过化学镀、电镀、真空镀、喷涂等方法，在玻璃表面涂镀一层导电膜从而达到屏蔽的效果，属于反射衰减为主的屏蔽材料。
膜层材料主要是金属薄膜如金、银、铜等或导电金属化合物如ITO、掺F的SnO₂、ZnO等。
化学镀和电镀法主要是将金属Ni或Cu等镀覆到材料的表面，屏蔽效果可达60~120dB，缺点是污染严重。
喷涂法是用电弧、火焰喷涂等方式在材料表面制备锌、铝、铜等金属层，厚度约为70um，屏蔽效果可达70dB，缺点是金属层和基体之间结合不牢，易脱落。
真空镀层是采用PVD技术使金属汽化，然后在基材表面形成金属或金属氧化物镀层。
目前真空镀AI在30~1000MHz时，屏蔽效果可达50~70Db。
（2）纤维类复合型电磁屏蔽玻璃
复合导电纤维是利用化学镀、真空镀、聚合或电浆等方式。
使金属附着在纤维表面上形成金属化纤维，或在纤维内部掺入金属微粒物质，再经过熔化抽成导电性或导磁性纤维。
金属化织物是利用金属纤维与纺织纤维相互包覆，或在一般纺织表面上镀覆金属物质以制造金属化合物，具有金属光泽、导电、电磁屏蔽等功能，同时又
保持纺织品原有的柔软性、耐弯性、耐折叠等特性，属于反射衰减或反射与吸收衰减相结合的材料。
纤维类复合电磁屏蔽玻璃是将上述金属丝网或金属涂层纤维网加入透明基片或树脂之间，这是一种常见的电磁屏蔽材料。
二、电磁屏蔽基本原理
1.电磁屏蔽原理
电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。
即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施；或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。
电磁屏蔽效能是在电磁场中同一地点无屏蔽时的电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比。
常用分贝数(dB)表示。
屏蔽效能SE又包括吸收损失A、反射损
失R和多次反射损失B组成。
如图1所示。
即
SE＝A+R＝B
根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下3大类：电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。
1.1电场屏蔽
当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时，干扰源与电子设备之间就存在容性电场耦合，可将其视为分布电容间的耦合。
为消除或抑制这种干扰，要进行电场屏蔽。
其设计应遵从的原则是：(1)屏蔽体要尽量靠近受保护物，而且屏蔽体的接地必须良好；(2)屏蔽效果的好坏与屏蔽体的形状有着最直接的关系。
屏蔽体如果能够做成全封闭的金属盒最好，但在工程实践中还需要根据实际情况而定；
(3)屏蔽体的材料要以良导体为好，对厚度没有严格的要求，只要有足够的强度即可。
1.2磁场屏蔽
当干扰源以电流的形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号
形成干扰。
此时，为了抑制干扰，要施行磁场屏蔽。
磁场屏蔽机理主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻，对磁通起着分路的作用，从而使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。
总之，对于磁场屏蔽来讲：(1)当电磁场干扰源的频率较高时，利用高电导率、低电阻率的金属材料中产生的涡流反向磁场，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。
(2)当电磁场干扰源的频率较低时，要采用高磁导率的材料，构成低磁阻通路，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。
(3)在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。
1.3电磁场屏蔽
单纯的电场或磁场干扰源是很少见的，通常所说的电磁干扰是指电场和磁场同时存在的高频电磁场干扰。
电磁场屏蔽用于抑制干扰源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰，它必须同时屏蔽电场和磁场，通常采用电阻率小的良导体材料，空间干扰电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被衰减，从而起到屏蔽作用。
静电屏蔽与静磁屏蔽很容易采取良导体材料实现，但在交变电磁场中，电场和磁场总是同时存在于同一空间的，因此必须同时考虑电场和磁场的屏蔽。
然而，由于频率的不同，交变电磁场的干扰效应区也不同，实际中应区别对待。
2.新型电磁屏蔽材料
为了满足这些设备对电磁干扰屏蔽的需要，在过去的几年中人们开发了大批新的改良的产品，此外还有一些仍在设计中的产品。
几乎每种屏蔽材料都已经发生了显著的变化。
2.1高性能抗压通风板
这种材料是在需要有效通风时，用于电磁干扰屏蔽的金属蜂窝通风板的一种替代品。
它是一种节省成本的创新方法，在增加了通风量的同时提供电磁干扰防护。
它是一种镍铜镀层的塑料蜂窝材料，周边围绕着导电泡沫带。
这种金属化的聚合物蜂窝设计无需昂贵的框架和其他连接件，可节省大量的装配工作。
这种无框架设计使得单位表面积的通风量比等效的框架通风板大。
较之有框架的通风板，可增加有效通风面积10%～20%。
这种改善的通风量对许多目前被设计
成密集填满的屏蔽罩的降温是至关重要的。
2.2高纵横比点胶工艺(FIP)
新的旋转头点涂技术增加了另一种导电橡胶原位成形技术的选择。
现在，除了标准的半圆衬垫，还有各种形状的衬垫可供使用。
旋转喷头技术提供第四轴点涂能力，使得高度大于宽度的衬垫一遍即被完成。
而在以前，为了实现这种宽度比可能需要两遍或三遍。
在这个过程中使用喷头绕Z轴旋转的点胶分发器专用的新型的分发针来产生想要的最终衬垫形状。
2.3超软模塑织物泡沫
利用塑料制造屏蔽罩的趋势，以及严酷的环境要求，特别在欧洲，已经在织物泡沫产品(FOF)方面的引起了一场革命。
无溴、超软模塑织物泡沫是一种新型符合UL94VO规定的织物泡沫屏蔽产品。
相对于传统FOF产品来说，它具有较高的压缩形变值。
在许多情况下，模塑织物泡沫产品比传统产品既在压缩应力指标上有所提高，又在抗压缩形变能力上提高了50%当衬垫压缩超过推荐值的50%，压缩应力比标准的FOF大约减少了一半。
模塑织物泡沫符合欧洲ROHS和WEEE标准对于无溴的规定。
2.4导电泡沫(CF)
导电泡沫是另一种以新的泡沫塑料为基的材料，它不含卤素，是符合UL94VO 阻燃规定的产品，可用作软的或者超软的核心材料，导电泡沫对传统屏蔽和接地是一个创新，通过X，Y和Z轴导电来满足当今电脑、电讯、汽车、医疗、军事和航天设备日益增加的微处理器速度所需要的电磁屏蔽效能。
导电泡沫具有低的承压偏移度(CLD)，使它在纵向压缩和低横向剪切应用方面成为一种理想的电磁屏蔽材料。
导电泡沫由开放的均匀混有镍、铜的金属化蜂窝状泡沫构成。
参考文献：
[1]邹利群，毕文辉. 电子测量中的屏蔽技术[J]. 仪器仪表用户杂志，2006，1
[2]刘昊明，刘正平. 电磁屏蔽技术的分析研究[J]. 微计算机信息(嵌入式与SOC)，2005，21
[3]唐铃. 电磁屏蔽技术的分析与设计. 计算机技术与自动化， 2003.22(4)，。