电磁屏蔽材料的研究进展
新型电磁波屏蔽材料的研究进展及其应用前景
新型电磁波屏蔽材料的研究进展及其应用前景随着科技的进步和生活方式的改变，人们越来越依赖各种电子设备，但同时也面临着电磁波辐射的问题。
各种电子设备的运行都会产生电磁波，并可能对人体健康造成一定的危害。
因此，研究新型电磁波屏蔽材料成为当下热门的科研课题。
一、电磁波的影响随着各种便携式电子设备的普及，人们所接触到的电磁波也变得越来越多。
虽然目前并没有明确的科学证据表明电磁波对人体有害，但长时间接触或过度暴露在电磁波中不可避免地会对人体造成打击。
现代医学研究发现，电磁波可能会引起神经衰弱、肝脏、肾脏等内脏器官的病变和心血管系统的异常。
另外，电磁波还可能会对人的免疫系统造成损害，使人变得更加容易生病。
二、电磁波屏蔽材料的研究进展由于电磁波的危害，人们一直在寻求一种可靠的电磁波屏蔽材料。
1. 金属屏蔽材料金属材料是电磁波屏蔽的主要材料之一。
金属的原子结构足以将电磁波电磁波反射掉。
金属屏蔽材料可用于制造不同种类的电磁波屏蔽设备和建筑物。
然而，金属屏蔽材料的缺点也很明显。
首先，金属屏蔽材料的密度大，重量较大，容易在输送过程中或使用中破损。
其次，这种材料的导电性强，使用中容易形成相互干扰的电磁场。
最后，由于金属屏蔽材料的价格较高，使用寿命较短，因此需要更多的开支。
2. 涂层屏蔽材料涂层屏蔽材料能够有效地屏蔽电磁波，使其不穿透到建筑物或设备内部。
它与金属屏蔽材料相比，更轻便、耐用且使用寿命更长。
涂层屏蔽材料的制造技术在不断创新发展。
有些涂层屏蔽材料使用的是无机物质，有些则是有机物质。
此外，还有一些特殊的涂层材料，如压敏材料和纳米粒子。
3. 其他屏蔽材料随着科技的不断发展，人们还在不断探索和发现更多的屏蔽材料。
在当前的研究中，人们发现碳纤维材料、铁氧体材料等都具有优异的电磁波屏蔽效果。
三、电磁波屏蔽材料的应用前景电磁波屏蔽材料的应用前景非常广泛。
首先，在建筑领域，电磁波屏蔽材料可以用于制造防电磁波建筑材料和防辐射隔离室等。
电磁屏蔽材料的研究报告
电磁屏蔽材料的研究报告研究报告：电磁屏蔽材料摘要：本研究报告旨在探讨电磁屏蔽材料的研究进展和应用前景。
首先介绍了电磁辐射的危害和电磁屏蔽的重要性，然后重点关注了电磁屏蔽材料的种类、性能和制备方法。
通过对各类电磁屏蔽材料的比较分析，总结了当前研究中的挑战和未来发展方向，为电磁屏蔽技术的进一步提升提供了有益的参考。
1. 引言电磁辐射对人类健康和电子设备正常运行产生了不可忽视的影响，因此电磁屏蔽技术得到了广泛关注。
电磁屏蔽材料作为电磁屏蔽的关键组成部分，其性能和制备方法对屏蔽效果具有重要影响。
2. 电磁屏蔽材料的种类目前常见的电磁屏蔽材料主要包括金属材料、导电聚合物材料和复合材料。
金属材料因其高导电性和良好的屏蔽性能而被广泛应用，如铜、铝等。
导电聚合物材料由于其较低的密度和可塑性，逐渐成为研究的热点，如聚苯胺、聚噻吩等。
复合材料则是将金属材料和导电聚合物材料等进行复合，以综合各自的优点，提高屏蔽性能。
3. 电磁屏蔽材料的性能电磁屏蔽材料的性能主要包括电磁波吸收性能、屏蔽效能和机械性能。
电磁波吸收性能是指材料对电磁波的吸收能力，影响着屏蔽效果。
屏蔽效能是指材料对电磁波的反射和透射能力，与材料的导电性和厚度等因素有关。
机械性能则包括材料的强度、韧性和耐热性等，直接影响材料的使用寿命和稳定性。
4. 电磁屏蔽材料的制备方法目前常用的电磁屏蔽材料制备方法包括物理蒸发、溶液法、热压法和电沉积法等。
物理蒸发方法适用于制备金属材料，但存在成本高和制备工艺复杂等问题。
溶液法适用于制备导电聚合物材料，具有制备简单、成本低的优势。
热压法和电沉积法则适用于制备复合材料，能够在保持导电性的同时提高材料的机械性能。
5. 挑战与展望电磁屏蔽材料的研究仍面临一些挑战，如提高材料的吸波性能、降低材料的密度和成本等。
未来的发展方向包括开发新型的电磁屏蔽材料、提高材料的制备效率和优化屏蔽结构等。
同时，结合先进的制备技术和理论模拟方法，有望进一步提升电磁屏蔽技术的水平。
电磁波屏蔽材料的研究与发展
电磁波屏蔽材料的研究与发展作为现代科技的先锋领域，电子技术的突飞猛进虽然给人们带来了诸多便利和享受，但也为人类的健康和安全问题带来了潜在的危害。
在无线电、移动通信、计算机等高频电子设备广泛应用的年代，电磁波辐射也逐渐成为了社会关注的热点话题之一。
因此，电磁波屏蔽材料的研发和发展也愈加重要。
一、电磁波的基本概念及危害要理解电磁波屏蔽材料的研究与发展，我们首先需要了解电磁波的基本概念。
电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的，它们交替变化几乎垂直向前传播的能量传播方式。
电磁波具有频率和波长的特性，这些特性是不同种类电磁波的区别之一。
电磁波在生活中广泛应用，例如，它们被用于无线电通信、雷达、微波炉、高音频和医疗设备。
但是，当人暴露在某些类型的电磁波中时，它们可能会对健康造成危害。
一些可能的影响包括头痛、失眠、心脏病和癌症等。
二、电磁波屏蔽材料的研究意义随着电子技术的迅速发展，电磁波屏蔽材料的研究也变得日益重要。
这是因为，当许多电器和电磁设备同时存在时，它们将产生大量电磁波辐射。
这些电磁波会相互干扰，影响设备的正常工作，甚至对人体健康造成危害。
因此，需要寻找有效的、成本合理的电磁波屏蔽材料来保护设备和人类健康。
电磁波屏蔽材料指的是一种可以有效阻止电磁波辐射影响的材料。
通常，这种材料由能吸收、透射、反射等多种机制相结合的屏蔽材料组成。
三、电磁波屏蔽材料的分类电磁波屏蔽材料通常可以分为金属材料、合金材料、聚合物材料、陶瓷材料和有机材料等几类。
鉴于各种材料的特性和应用场景不同，各类材料的适用范围也不尽相同。
金属材料，例如铜、铝、锌、镁等，是最传统的电磁波屏蔽材料之一。
由于金属具有高导电率和良好的反射性，当电磁波射入金属表面时，会迅速被反射或电流耗散，从而遏制了电磁波的扩散。
金属屏蔽材料通常用于电子设备的外壳或外部防护层，可以阻挡从设备外部传来或发射出去的电磁辐射。
铜纤维材料是聚合物电磁波屏蔽材料之一，通常由铜纤维和聚合物纤维混合而制成。
电磁辐射屏蔽材料的研究进展综述
电磁波引起的电磁干扰(EM I)不仅会干扰电气设备，也会对人体健康带来严重的威胁[1]，因此电磁污染已被公认为继大气污染、水质污染、噪音污染后的第四大公害。
电磁辐射污染已引起世界各国的重视。
欧、美、日等国家和地区都发布了电磁辐射的标准和规定，如美国联邦通讯委员会FCC、德国电气技术协会VDE、日本VCCI和英国BS6527等。
国际无线电干扰特别委员会CISPR也制定了抗电磁干扰的国际标准。
上世纪90年代以来，电磁辐射的危害已经引起我国政府的重视，颁布了一些行业性的电磁辐射防护规定，如《电磁辐射防护规定》、《微波和超短波通信设备辐射安全要求》、《使用电雷管防射频危害的安全性指南》等，并于1998推行了电磁兼容EM C标准[2]。
使用电磁屏蔽材料可以有效屏蔽电磁波的干扰，减少电磁污染的危害，因此研究开发电磁屏蔽材料将对社会生活和国防建设有着重大的现实意义。
本文将对电磁屏蔽机理进行介绍。
１．电磁屏蔽的机理[3-5]电磁波是由辐射源产生电场和磁场交互变化形成的，其能量以波动形式由近向远传播。
电磁屏蔽的机理是在电磁波经过导体时在导体上产生感应电流，使电磁场能转换成导体的内能，从而实现屏蔽的目的。
一般用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)来评价电磁屏蔽材料的屏蔽性能，根据Schelkunoff电磁屏蔽理论，屏蔽效能分为反射消耗、吸收消耗和多重反射消耗3部分，用公式表示为:SE=A+R+BA———吸收损耗；B———电磁波在屏蔽材料内部的多重反射损耗;R———为电磁波的单次反射衰减。
图1电磁屏蔽能量消耗图２．电磁屏蔽材料研究和开发的国内外现状根据电磁波屏蔽的机制可以把电磁屏蔽材料分为三类:反射型、反射吸收型和吸收型，按应用形式可分为涂敷型和结构复合型一类。
2.1电磁屏蔽涂料将金、银、铜、镍、碳、石墨等导电微粒掺入到高分子聚合物中就制成了掺合型导电涂料，相对于原高分子聚合物，其导电性大大增强。
电磁屏蔽材料的研究进展
万方数据万方数据万方数据万方数据电磁屏蔽材料的研究进展作者：于名讯， 徐勤涛， 庞旭堂， 连军涛， 刘玉凤， Yu Mingxun， Xu Qintao， Pang Xutang， Lian Juntao ， Liu Yufeng作者单位：中国兵器工业集团第五三研究所,济南,250031刊名：宇航材料工艺英文刊名：Aerospace Materials & Technology年，卷(期)：2012,42(4)1.周秀芹导电电磁屏蔽塑料研究新进展 2006(01)2.王锦成电磁屏蔽材料的屏蔽原理及研究现状 2002(07)3.Lee C Y;Song H G;Jang K S Electromagnetic interference shielding efficiency of polyaniline mixture and multiplayer films 19994.Huang J L;Yau B S;Chen C Y The electromagnetic shielding effectiveness of indium tin oxide films with different thickness 20015.赵福辰电磁屏蔽材料的发展现状 2001(05)6.岩井建;毕鸿章在纤维表面形成金属被覆膜的金属纤维"METAX" 1999(02)7.于鑫;付孝忠;杜仕国电磁屏蔽材料在火箭弹包装中的应用 1999(01)8.Dhawan S K;Singh N;Rodrigues K Electromagnetic shielding behavior of conducting polyaniline composites 2003(04)9.王佛松;王利群;景遐斌聚苯胺的掺杂反应 199310.师春生;马铁军;李家俊镀金属炭毡/树脂基复合材料的电磁屏蔽性能 2001(03)11.王光华;董发勤;司琼电磁屏蔽导电复合塑料的研究现状 2007(02)12.谭松庭;章明秋金属纤维填充聚合物复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能 1999(12)13.薛茹君电磁屏蔽材料及导电填料的研究进展 2004(03)14.潘成;方鲲;周志飚导电高分子电磁屏蔽材料研究进展 200415.毛倩瑾;于彩霞;周美玲Cu/Ag 复合电磁屏蔽涂料的研究 2004(04)16.施冬梅;杜仕国;田春雷铜系电磁屏蔽涂料抗氧化技术研究进展 2003(03)17.李秀荣;刘静;李长珍高频电磁屏蔽用ITO膜结构与性能分析 2000(06)18.Wojkiewicz J L;Fauveaux S;Redon N High electromagnetic shielding effectiveness of polyaniline-polyurethane composites in the microwave band 2004(04)19.闾兴圣;王庚超聚苯胺/聚合物导电材料研究进展 2003(01)20.Morgan H;Foot P J S;Brooks N W The effects of composition and processing variables on the properties of thermoplastic polyaniline blends and composites 200121.王杨勇;张柏宇;王景平本征型导电高分子电磁干扰屏蔽材料研究进展 2004(03)22.Bernhard Wessling Dispersion as the link between basis research and commercial application of conductive polymers (polyaniline) 199823.徐勤涛;孙建生;侯俊峰电磁屏蔽塑料的研究进展 2010(09)24.Hu Yongjun;Zhang Haiyan;Xiao Xiaoting Elcetromagnetic interference shielding effectiveness of silicon rubber filled with carbon fiber 201125.彭祖雄;张海燕;陈天立镀银玻璃微珠/碳纤维填充导电硅橡胶的电磁屏蔽性能 2011(01)26.Huang C Y;Wu C C The EMI shielding effectiveness of PC/ABS/nicked-coated-carbeln-fibre composites 200027.邹华;赵素舍;田明镀银玻璃微珠/硅橡胶导电复合材料导电性能的影响因素 2009(08)28.孙建生;杨丰帆;徐勤涛镀银铝粉填充型电磁屏蔽硅橡胶的制备与性能 2010(01)29.王进美;朱长纯碳纳米管的镍铜复合金属镀层及其抗电磁波性能 2005(06)30.徐化明;李聃;梁吉PMMA/定向碳纳米管复合材料导电与导热性能的研究 2005(09)31.戚亚光世界导电塑料工业化进展 2008(04)32.Wu Zhuangchun;Chen Zhihong;Du Xu Transparent,conductive carbon nanotube films 200433.Petra Potschke;Bhattacharyya A R;Andreas Janke Morphology and electrical resistivity of melt mixed blends of polyethylene and carbon nanotube filled polycarbonate 2003本文链接：/Periodical_yhclgy201204003.aspx。
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。
电磁屏蔽材料的研究与发展展望
电磁屏蔽材料的研究与发展展望******** ***摘要：电磁屏蔽是对干扰源或感受器（敏感设备、电路或组件）进行屏蔽，能有效地抑制干扰并提高电子系统或设备的电磁兼容性。
因此屏蔽是电子设备结构设计时必须考虑的重要内容之一，是利用屏蔽体阻止或减少电磁能量传输的一种措施，是抑制电磁干扰最有效的手段。
本文简述了研究电磁屏蔽材料的重要意义与屏蔽机制，讨论了电磁屏蔽金属材料的发展趋势。
关键词：电磁屏蔽；屏蔽材料；屏蔽机制；屏蔽效能引言：随着电子工业的发展和电子设备的高度应用，电磁辐射被认为是继水污染、噪音污染、空气污染的第四大公害，它造成的电磁干扰不仅影响人们的正常生活，而且日益威胁国家的军事机密。
尤其是在软杀伤武器一一电磁波突现的现代化战场上，当电磁波穿透军事设备的敏感器件时，可能致使对方雷达迷茫、无线电通讯指挥系统失效、导弹火炮等武器失控。
这种破坏力极大的电磁武器可能成为未来战场上重要的作战手段，因此，研究高性能的电磁屏蔽材料以提高各种武器平台的防护能力是各国军事领域的一项重大任务。
此外，电磁辐射也给人们的身体健康带来了严峻的挑战。
各种通讯设备、网络以及家用电器所发射的电磁波可能诱发各种疾病，如睡眠不足、头晕、呕吐，严重的甚至可能诱发癌症、心血管病等。
因此，电磁屏蔽材料的研究开发是近年来治理电磁环境的重要方法。
常用的电磁屏蔽材料有金属材料和高分子复合材料等。
金属类材料能够作为主要的电磁屏蔽材料是由于其具有良好的导电性（铜、铝、镍等）和较高的磁导率（坡莫合金、铁硅合金等）,当电磁能流通过金属材料时，其主要的屏蔽机制（反射衰减R和吸收衰减A）能够有效地反射、吸收电磁波，衰减电磁能量，从而达到较好的屏蔽效果。
大多数高分子材料的导电性能较金属差，这在很大程度上降低了高分子材料的电磁屏蔽效能。
因此，为了提高高分子材料的屏蔽性能，常添加导电金属纤维或在材料表面形成镀金属薄膜等。
本文简述了金属板材、金属复合材料、金属导电涂料和金属非晶材料等金属类材料的电磁屏蔽性能的研究现状并分析其优缺点。
电磁屏蔽材料研究进展
ＳＥ＝２０ｌｇ（Ｅ０／Ｅｓ）或 ＳＨ＝２０ｌｇ（Ｈ０／Ｈｓ） 式中 ： Ｅ０、Ｈ０ 分 别 为 屏 蔽 前 该 点 的 电 场 强 度 与 磁 场 强 度 ， Ｅｓ、 Ｈｓ 分别为屏蔽后该点的电场强度与磁场强度。对屏蔽效果 的评价是根据屏蔽效能的大小度量的， 如表 １ 所示。
关键词 电磁屏蔽 材料 现状 应用 中图分类号： ＴＢ３０３ 文献标识码： Ａ
Ｒｅｓｅａｒ ｃｈ Ｐｒ ｏｇｒ ｅｓｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒ ｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ
ＤＩＮＧ Ｓｈｉｊｉｎｇ１， ２， ＺＨＡＯ Ｙｕｅｚｈｉ３， ＧＥ Ｄｅｂｉａｏ１
（ １ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉ’ａｎ ７１００７１； ２ Ｔｈｅ ＰＬＡ ６１４８９ Ａｒｍｙ， Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０２３； ３ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ， Ｌｕｏｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｕｏｙａｎｇ ４７１０２３）
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ， ｍａｔｅｒｉａｌ， ｐｒｏｇｒｅｓｓ， ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
随着现代高新技术的发展， 电磁波引起的电磁干扰 （ＥＭＩ）和电磁兼容（ＥＭＣ）问题日益严重［１￣３］， 不但 对 电 子 仪 器 、 设备造成干扰与损坏， 影响其正常工作， 严重制约我国电子 产品和设备的国际竞争力， 而且也会污染环境， 危害人类健 康； 另外电磁波泄漏也会危及国家信息安全和军事核心机密 的 安 全 。特 别 是 作 为 新 概 念 武 器 的 电 磁 脉 冲 武 器 已 经 取 得 实 质性的突破， 能对电子仪器设备、电力系统等进行直接打击， 造成信息系统等的暂时失效或永久损坏， 其投送方式多样， 破坏 力 极 强［１￣４］， 而 且 强 大 的 电磁 脉 冲 对 人 体 也 能 造 成损 害 ， 使 人 神 经 紊 乱 、行 为 失 控 等 。
电磁屏蔽及吸波材料的研究报告进展
电磁屏蔽与吸波材料的研究进展摘要：阐述了研究电磁屏蔽材料和吸波材料的重要性,分析了电磁屏蔽与吸波材料的工作原理,综述了电磁屏蔽材料与吸波材料国外研究进展与应用。
关键词：电磁屏蔽材料、吸波材料1引言随着科学技术和电子工业的开展,各种电子设备应用的日益增多,电磁波辐射已经成为一种新的社会公害。
电磁波辐射造成的电磁干扰不仅会影响各种电子设备的正常运转,而且对身体安康也有危害。
特别是塑料制品对传统金属材料的替代，电磁屏蔽技术就显得尤为重要了。
据估计,全世界电子电气设备由于电磁干扰发生故障,每年造成的经济损失高达几亿美元。
科学研究证实,人长期处于电磁波辐射环境中将严重损害身心安康。
目前播送电视发射塔的强电磁波辐射，城市电工、医疗射频设备附近的电磁辐射污染,移动的电磁波辐射等已经引起人们的广泛关注。
因此,世界上一些兴旺国家先后制定了电磁辐射的标准和规定,如美国联邦通讯委员会制定了抗电磁干扰法规〔FCC法〕和"Tempest〞技术标准,其中"FCC〞规定大于1000HZ的电子装置要求屏蔽保护,并持EMI/ RFI合格证才允许投放市场；我国在八十年代相继制定了"环境电磁波卫生标准"和"电磁辐射防护规定"等相关法规；国际无线电抗干扰特别委员会〔CISPR〕也制定了抗电磁干扰的CISPR的国际标准,供各国参照执行。
另外,现代高科技战争中的新型电子对抗技术,其核心之一是释放宽频率和波长的强电磁波来破坏对方军事设施中电子装备的遥测、遥感和遥控等功能,使对方的军事设施处于失控状态，到达突袭的目的。
吸波材料在军事隐身技术中有着广泛的应用,特别是美国U-2高空侦察机、B-2隐形轰炸机以及F-117和F-22隐形战斗机的出现,更是代表了吸波材料实际应用中的巨大成就。
由于电磁屏蔽与吸波材料在社会生活和国防建立中的重要作用，因而电磁屏蔽与吸波材料的研究开发成为人们日益关注的重要课题。
电磁屏蔽和吸波材料的研究进展
第1期电子元件与材料V ol.24 No.1 2005年1月ELECTRONIC COMPONENTS & MATERIALS Jan. 2005电磁屏蔽和吸波材料的研究进展崔升，沈晓冬，袁林生，范凌云（南京工业大学材料科学与工程学院，江苏 南京 210009）摘要:阐述了研究电磁屏蔽材料和吸波材料的重要性，分析了在不同情况下电磁屏蔽材料和吸波材料的作用机理。
综述了常见的电磁屏蔽材料的种类以及各种屏蔽用涂料、填料的特点，同时介绍了吸波材料的种类和研究热点，并着重讨论了导电填料、基体、复合工艺等因素对其屏蔽效能的影响关系。
最后对电磁屏蔽材料和吸波材料的研究和发展趋势也作了简要的阐述。
关键词:复合材料；电磁屏蔽；综述；吸波；屏蔽机理中图分类号: TG132.2 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2005）01-0057-05Research Development of Electromagnetic InterferenceShielding and Wave-absorbing MaterialsCUI Sheng, SHEN Xiao-dong, YUAN Lin-sheng, FAN Lin-yun(College of Material Science and Technology, Nanjing University of Technology, Nanjin 210009, China)Abstract: The significance of electromagnetic interference (EMI) shielding material and wave-absorbing material was explained. The mechanisms of shielding and wave-absorbing were analyzed in different conditions. The species of electromagnetic interference shielding material and the characteristic of dope and filling that were used in shielding material were reviewed. At the same time, the kinds of wave-absorbing material and researchful hotspot were introduced. Then the main effects of shielding effectiveness such as electric filling、polymer matrix and composite technique were emphatically discussed.Finally the trend of research and development is introduced.Key words:composite; electromagnetic interference shielding; review; wave-absorbing; shielding mechanism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。
电磁屏蔽材料的研究进展
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电磁屏蔽材料的研究进展／古映莹等５３?电磁屏蔽材料的研究进展古映莹邱小勇胡启明刘雪颖（中南大学化学化工学院，长沙４１００８３）摘要简单介绍了电磁辐射的危害性及发展电磁屏蔽材料的意义，阐述了电磁屏蔽材料的屏蔽原理，较为详细地介绍了表层导电型、填充复合型、导电纤维、导电织物等电磁屏蔽材料及各种材料在工艺上的优缺点；同时阐述了各种电磁屏蔽材料的研究进展和发展前景，预测了电磁屏蔽材料的发展方向。
关键词电磁屏蔽电磁辐射屏蔽原理研究现状ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＳｈｉｅｌｄｉｎｇＧＵＹｉｎｇｙｉｎｇＱＩＵＸｉａｏｙｏｎｇＨＵＱｉｍｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌＬＩＵＸｕｅｙｉｎｇ（ＴｈｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣ０１ｌｅｇｅｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３）Ａｂｓｔｒａｃｔｍａｔｅ“ａ１ｏｆａｓａｒｅＴｈｅｈａｒｍｓｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｓｕｍｍａ“ｚｅｄ．ＴｈｅｎｔｈｅｍａｉｎｋｉｎｄｓａｓＥＭＩｓｈｉｅｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈｔｈｅｓｔｙｌｅｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒａｎｄｆｉｌｌｉｎｇ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｆｉｂｅｒ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｆａｂｒｉｃａｒｅｅｔｃａｓｗｅｌｌｔｈｅｉｒａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｕｔ．ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｅｌｅｔｒｏ—ｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｐｏｉｎｔｅｄＫｅｙｗＯｒｄｓｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ０前言随着科学技术的发展，人类已进入信息社会，在生产中使用的电子电气设备越来越多，生存环境已具有浓厚的电磁环境内涵。
电磁屏蔽材料的研究进展_陈影
料反 射 损 耗；而 当 材 料 的 磁 导 率 较 高 时，ＳＥＡ 越
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２０１５ 年 第 ２ 期 《黑 龙 江 造 纸 》
大，低频电磁场主 要 以 吸 收 损 耗 达 到 屏 蔽 的 目 的。 因此，要想达到较 高 的 屏 蔽 性 能，所 用 的 屏 蔽 材 料 的 性 能 必 须 是 高 电 导 率 和 高 导 磁 率 ，这 样 才 可 使 屏 蔽的频率范围的更加宽广。
超 细 粉 末 是 一 种 具 有 吸 波 特 性 的 材 料 ，拥 有 吸 收频 率 范 围 宽 广、价 格 相 对 较 低、质 轻 等 优 点。 常 用的超 细 粉 末 有 铁、镍、钴、炭 黑 等，尺 寸 一 般 为 微 米级或微 米 级 以 下。 如 熊 政 专 等 人 ［２５］ 在 ＡＢＳ 树 脂中添加了纳米 炭 黑，随 着 炭 黑 含 量 的 增 加，复 合 材料的屏蔽效能明显提 高。 何 和 智 等 ［２６］ 研 究 了 铁 粉 粒 度 对 铁 粉／聚 丙 烯 复 合 材 料 屏 蔽 效 能 的 影 响， 结果表明，铁粉细 度 越 高，复 合 材 料 的 屏 蔽 效 能 就 越强。
聚合物基电磁屏蔽复合材料研究进展
聚合物基电磁屏蔽复合材料研究进展摘要：介绍了电磁屏蔽橡胶的屏蔽原理。
综述了金属填充橡胶、碳材料填充橡胶、金属/非金属复合填料填充橡胶、本征导电聚合物填充橡胶、碳材料/四氧化三铁复合填料填充橡胶、新型纳米导电填料填充橡胶六类电磁屏蔽复合材料的研究进展以及优缺点。
关键词：电磁屏蔽；橡胶；复合材料；填料引言随着电子设备和无线通讯的高速发展，电磁干扰以及电磁污染成为了影响电器元件正常工作和危害人类健康的一个不可忽视的问题。
为减少电磁干扰及电磁污染，电磁屏蔽材料得到快速发展，其中以金属及其合金屏蔽效果较好。
但金属材料成本高、质量重、柔韧性差、加工性能差、不耐腐蚀，使其应用受到了很多限制。
质轻、柔韧性好、加工性能好的电磁屏蔽橡胶复合材料受到了科研工作者们越来越多的关注。
电磁屏蔽橡胶的制备方法是向橡胶填充导电或导磁填料。
1.金属填充橡胶金属导电性能优异，常用来制备电磁屏蔽橡胶。
主要的金属填料有铜、银、镍等。
对比了不同金属填料对电磁屏蔽硅橡胶导电性能的影响。
研究表明，填充银粉制备的导电橡胶体积电阻率比填充镍粉的低2～3个数量级，并且随着金属填料用量增大，复合材料体积电阻率下降。
但实际应用中，单一金属填充橡胶制备的电磁屏蔽复合材料，会因自身易氧化、成本高等缺点不满足工作需求。
故常在一种金属表面镀上其它金属制得复合金属填料，这样的填料结合了两种金属优点，可制备应用范围更广的电磁屏蔽橡胶。
常用的复合金属填料有镀银镍粉、镀镍铜粉、镀银铝粉。
镀银镍粉兼具银优异的导电性和镍吸收电磁波的能力。
制备了镀银镍粉/硅橡胶复合材料，并发现其逾渗阈值为0.222%，当填料体积分数为0.44%时，复合材料在30～1200MHz频段内有着优异的电磁屏蔽性能。
铜导电性优良，但易被氧化。
镍抗氧化能力较好，铜粉表面镀镍，提高铜抗氧化性的同时能保持其良好的导电性。
制备了力学性能良好的镀镍铜粉/硅橡胶复合材料，发现在30MHz～18GHz频率范围内，复合材料的电磁屏蔽效能均为80dB。
电磁屏蔽高分子复合材料研究进展
电磁屏蔽高分子复合材料研究进展目录1. 内容概览 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (4)2. 电磁屏蔽高分子复合材料基础知识 (5)2.1 电磁屏蔽原理 (6)2.2 高分子复合材料概述 (7)2.3 电磁屏蔽高分子复合材料的制备技术 (8)3. 电磁屏蔽高分子复合材料的研究进展 (9)3.1 填充型电磁屏蔽复合材料 (11)3.2 本质型电磁屏蔽复合材料 (11)3.3 其他新型电磁屏蔽复合材料 (13)4. 电磁屏蔽高分子复合材料的性能研究 (13)4.1 电磁性能 (15)4.2 物理性能 (16)4.3 化学性能 (17)4.4 其他性能 (18)5. 电磁屏蔽高分子复合材料的应用领域 (20)5.1 电子信息领域 (21)5.2 航空航天领域 (22)5.3 交通运输领域 (24)5.4 其他领域 (25)6. 电磁屏蔽高分子复合材料的研究挑战与展望 (26)6.1 研究挑战 (27)6.2 发展策略与建议 (28)6.3 未来发展趋势 (29)1. 内容概览本文综述了电磁屏蔽高分子复合材料的研究进展，重点介绍了其制备方法、性能优化和应用领域。
电磁屏蔽高分子复合材料因其轻便、导电和耐腐蚀等特性，在电子器件、通信设备和航空航天等领域具有广泛的应用前景。
在制备方法方面，本文介绍了化学气相沉积法、溶液共混法和自组装法等多种用于制备电磁屏蔽高分子复合材料的工艺。
这些方法具有操作简便、成本低廉和生产效率高等优点，为电磁屏蔽高分子复合材料的大规模生产提供了可能。
在性能优化方面，本文探讨了电磁屏蔽高分子复合材料的导电填料选择、含量和形貌对屏蔽效能的影响。
通过调整这些参数，可以实现对电磁屏蔽高分子复合材料屏蔽效能的精确控制。
本文还涉及了其他性能优化手段，如力学性能、热稳定性和耐候性等，以满足不同应用场景的需求。
在应用领域方面，本文详细讨论了电磁屏蔽高分子复合材料在电子设备、通信设备和航空航天等领域的应用。
电磁屏蔽材料的研究进展
第46卷第1期2021年2月广州化学Guangzhou ChemistryV ol. 46 No. 1Feb. 2021文章编号：1009-220X(2021)01-0001-07 DOI:10.16560/ki.gzhx.20210107电磁屏蔽材料的研究进展宋斌1,4,5，黄月文1,4,5，祖伟皓2,3,4，王斌2,3,4*（1. 中科院广州化学有限公司，广东广州510650；2. 中科院广州化学研究所，广东广州510650；3. 中国科学院大学，北京100049；4. 广东省电子有机聚合物材料重点实验室，广东广州510650；5. 中科院新型特种精细化学品工程实验室，广东广州510650）摘要：介绍了电磁屏蔽材料在军用和民用领域的重要性；简要阐述了电磁屏蔽的机理；综述了4种不同电磁屏蔽材料的优缺点以及研究现状，分别为金属型、表面导电型、填充复合型和本征型导电聚合物电磁屏蔽材料；分析并提出了3种提高电磁屏蔽效能的方式，分别为多孔结构设计、多层结构设计、复合填料优化。
关键词：电磁屏蔽材料；屏蔽机理；研究进展中图分类号：TB34 文献标识码：A高速发展的电子信息技术带来了高效和便利的生活，但其产生的电磁辐射却带来日益严重问题，成为威胁健康的又一新污染源[1]。
据英国国家辐射保护委员会调查报告，高压线产生的电磁辐射影响下，儿童白血病发病率较正常区域的高出一倍。
电磁辐射会降低甚至破坏人体的生命支持系统功能，引发各种疾病[2]。
同时，电子辐射会使电子系统障碍[3-5]，破坏设备运行[6]，造成严重经济损失；若遭受电磁武器的强力冲击，军事机密有被窃取风险[6]，设备信息系统也会暂时性失灵或永久性损坏，严重危害国防安全[7]。
据新华社消息，预计2020年底全国5G基站数超过60万个。
这些基站电磁辐射也将成为人们关注的焦点[8]。
针对上述问题，最为有效防御手段是使用电磁屏蔽材料。
使用高效宽频（24 GHz以上）的屏蔽设备外壳以保持5G 系统的安全性和稳定性；在飞机表面涂覆电磁屏蔽材料后，能极大减弱反射波而达到影身目的，如隐形飞机[9]；在卫星上使用轻质、宽频的电磁屏蔽材料后，能够躲避地面雷达的侦测，如美国“天基监测系统”隐形卫星[9]。
Ti_(3)C_(2)T_(x) MXene基电磁屏蔽材料的研究进展
第49卷2021年6月第6期第14-25页材料工程J o u r n a l o fM a t e r i a l sE n g i n e e r i n gV o l.49J u n.2021N o.6p p.14-25T i3C2T x M X e n e基电磁屏蔽材料的研究进展R e s e a r c h p r o g r e s s i nT i3C2T x M X e n e-b a s e d e l ec t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c es h i e l d i n g m a t e r i a l王敬枫1,康辉1,成中军1,谢志民2,王友善2,刘宇艳1,樊志敏1(1哈尔滨工业大学新能源转换与储存关键材料技术工业和信息化部重点实验室,哈尔滨150001;2哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室,哈尔滨150001)WA N GJ i n g-f e n g1,K A N G H u i1,C H E N GZ h o n g-j u n1,X I EZ h i-m i n2,WA N G Y o u-s h a n2,L I U Y u-y a n1,F A NZ h i-m i n1(1M I I T K e y L a b o r a t o r y o fC r i t i c a lM a t e r i a l sT e c h n o l o g y f o rN e wE n e r g y C o n v e r s i o na n dS t o r a g e,H a r b i n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,H a r b i n150001,C h i n a;2N a t i o n a lK e y L a b o r a t o r y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y o nA d v a n c e dC o m p o s i t e s i nS p e c i a lE n v i r o n m e n t s,H a r b i n150001,C h i n a)摘要:随着电子设备和无线通讯的迅猛发展,电磁干扰问题也随之日益严重,迫切需要发展高性能的电磁屏蔽防护材料来减轻电磁波干扰危害㊂M X e n e(T i3C2T x)是一种新型二维材料,具有超高的电导率和活跃的化学活性表面,因而展现出极其优异的电磁屏蔽性能㊂本文重点介绍了T i3C2T x的制备方法㊁结构特性以及电磁屏蔽机理,客观地综述和评价了近年来国内外关于T i3C2T x基薄膜和三维多孔材料在电磁屏蔽应用方面的重要研究进展,并分析了目前存在的主要问题㊂此外,从T i3C2T x的制备㊁结构调控㊁设计组装等方面展望了T i3C2T x基电磁屏蔽材料的发展方向及趋势,包括发展低成本绿色环保且高效的T i3C2T x制备工艺㊁解决T i3C2T x不耐氧化的问题㊁设计新型T i3C2T x电磁屏蔽材料结构及探究其他种类的M X e n e s电磁屏蔽材料,为开发下一代高电磁屏蔽性能材料提供新的思路和指导㊂关键词:T i3C2T x M X e n e;电磁屏蔽;电导率;复合薄膜;三维多孔结构d o i:10.11868/j.i s s n.1001-4381.2020.000280中图分类号:T B34文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2021)06-0014-12A b s t r a c t:W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe l e c t r o n i ce q u i p m e n ta n d w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o ni nr e c e n t y e a r s,p r o b l e m s o f e l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c e a r e a l s ob e c o m i n g m o r e a n dm o r e s e r i o u s.I t i s u r g e n t t od e v e l o p h i g h p e r f o r m a n c ee l e c t r o m a g n e t i ci n t e r f e r e n c e(E M I)s h i e l d i n g m a t e r i a l st oa l l e v i a t et h ed a m a ge of e l e c t r o m ag n e t i c i n t e r f e r e n c e.M X e n e(T i3C2T x)i s a n o v e l k i n d o f2Dm a t e r i a l w i t hu l t r ahi g he l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y a n du n i q u e c h e m i c a l l y a c t i v e s u rf a c e,a n d t h e r e f o r e e x h i b i t s e x t r e m e l y e x c e l l e n t e l e c t r o m ag n e t i cshi e l d i n g p e r f o r m a n c e.T h e p r e p a r a t i o n,s t r u c t u r a lf e a t u r e a n d E M I s h i e l d i n g m e c h a n i s mo fT i3C2T x w e r e f o c u s e d a n d i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r,t h e l a t e s t r e s e a r c h p r o g r e s s o nE M I s h i e l d i n g a p p l i c a t i o n so fT i3C2T x-b a s e df i l m sa n d3D p o r o u sm a t e r i a l sw a so bj e c t i v e l y r e v i e w e da n d e v a l u a t e d,a n dt h e m a i n p r o b l e m a t t h e p r e s e n tw a sa n a l y z e d.I na d d i t i o n,t h ef u t u r ed e v e l o p m e n t d i r e c t i o na n dt e n d e n c y o fT i3C2T x-b a s e d E M Is h i e l d i n g m a t e r i a l sf r o m t h ea s p e c t so f p r e p a r a t i o n, m i c r o s t r u c t u r e c o n t r o l a n ds t r u c t u r ed e s i g na n ds oo n w e r ea l s o p r o s p e c t e di nt h i s p o p e r,b a s e do n c u r r e n td e v e l o p m e n tn e e d si n c l u d i n g d e v e l o p i n g l o w-c o s t,g r e e na n de f f i c i e n t T i3C2T x p r e p a r a t i o n m e t h o d s,s o l v i n g t h el o n g-s t a n d i n g o x i d a t i o n p r o b l e m o f T i3C2T x,d e s i g n i n g n e w s t r u c t u r e o f T i3C2T x-b a s e dE M I s h i e l d i n g m a t e r i a l s a n d f i n d i n g o u to t h e r M X e n e sE M I s h i e l d i n g m a t e r i a l so t h e r t h a nT i3C2T x,w h i c hc a n p r o v i d en e wi d e a sa n d g u i d a n c ef o rt h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to f t h en e x t第49卷第6期T i3C2T x M X e n e基电磁屏蔽材料的研究进展g e n e r a t i o no f h i g h-p e r f o r m a n c eE M I s h i e l d i n g m a t e r i a l s.K e y w o r d s:T i3C2T x M X e n e;e l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c es h i e l d i n g;e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y;c o m p o s i t e f i l m;3D p o r o u s s t r u c t u r e科学技术的飞速发展促进了电子电气设备的更新换代和使用频率,进而显著提升了人们的生活质量,但随之也带来了一系列的电磁干扰(e l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c e,E M I)问题㊂过量的电磁波干扰不仅会严重影响高灵敏度电子设备的正常运行,而且还可能造成重要信息泄露,这对国防安全具有致命性的危害㊂另外,严重的电磁波辐射可能会对人体产生潜在的健康威胁,如增大患癌(长期暴露)㊁慢性病和神经系统等方面疾病的概率[1-2]㊂发展高性能的电磁屏蔽材料可以有效避免电磁干扰带来的危害[3-4]㊂电磁屏蔽主要的目的是最大限度地减少电磁波对防护目标的干扰,因此所用的电磁屏蔽材料需要具有较高的导电性,这样就能将绝大部分电磁波反射进而减少透过率㊂金属材料具有高电导率和优异的电磁屏蔽性能,但由于其存在易腐蚀㊁难加工以及密度大等劣势,严重限制了在需要轻质特性的航空航天等领域电磁防护方面的应用㊂另外,尽管铁磁性材料㊁导电聚合物和部分碳材料作为填料构筑出的异质复合材料具有质量轻和稳定性好等优势,但其屏蔽性能通常仍然较低㊂石墨烯基于自身独特的二维结构和高电导率,在电磁屏蔽领域[5-6]展现出了广阔的应用前景,受到了学术界和产业界的高度重视㊂但真正的石墨烯表面是惰性的,非常不利于后续的加工设计㊂另外,通过氧化然后再还原制备的还原氧化石墨烯由于存在较多的缺陷导致其电导率较低,通常用它构筑的材料电磁屏蔽效能值较低,无法满足实际使用需求㊂基于此,发展兼具高电导率和表面活性为一体的二维材料对进一步发展高性能电磁屏蔽材料具有重要的意义㊂然而,目前已知的二维材料,例如石墨烯㊁氮化硼以及二硫化钼等很难同时满足上述特性㊂而一种称之为M X e n e s的新型二维材料能同时具备高电导率和表面活性,用其加工组装的薄膜材料在厚度为45μm时电磁屏蔽效能值可高达92d B[7]㊂M X e n e s其实是一种过渡金属碳化物或氮化物,其典型代表T i3C2T x M X e n e(T x表示M X e n e表面终端 O H, O和 F基团)的电导率可超过10000S/c m[8-10],并且其稳定性和导电性等综合性能要优于其他M X e n e㊂目前,T i3C2T x主要用于电化学储能[11-12]㊁催化[13]㊁光热转换[14-15]和复合材料[16]等方面,尤其是在电磁屏蔽领域展现出了巨大的应用前景㊂综述简要介绍了T i3C2T x的制备方法㊁结构特性以及电磁屏蔽机理,并从薄膜到三维块体,概括了T i3C2T x基材料在电磁屏蔽应用方面的重要研究进展㊂此外,对未来T i3C2T x基电磁屏蔽材料的发展方向及趋势进行了展望㊂1T i3C2T x制备方法T i3C2T x是最早发现也是目前研究最为广泛的一种MX e n e,有将近70%的M X e n e研究工作都集中于T i3C2T x,以至于M X e n e成为T i3C2T x的同义词,进而造成了混淆㊂其实,T i3C2T x M X e n e是M X e n e s大家族中的一员㊂制备T i3C2T x的前躯体主要为T i3 A l C2(T i3S i C2也有报道[17]),它属于六方晶系,其层间主要依靠金属键(T i A l键)强作用力连接,因此很难直接通过机械剥离得到单层T i3C2㊂但T i3A l C2中T i A l键结合力小于T i C键,这也就意味着可以通过化学方法在不破坏T i C键的情况下选择性去除A l层,进而得到T i3C2㊂单纯T i3C2很难在实际中存在,其终端表面总是富含 O, O H以及 F等基团㊂因此,T i3C2T x兼具高导电(承自于T i3A l C2)和高度亲水性,这是其他已知二维材料所不具有的特征㊂目前,T i3C2T x主要是通过湿法刻蚀然后再剥离得到㊂1.1H F刻蚀法2011年,N a g u i b等[18]在室温下首次利用H F刻蚀T i3A l C2制备出了T i3C2T x㊂H F能够有效地将T i3A l C2中的A l层完全刻蚀掉,从而得到一种类似于手风琴状的多层结构㊂尽管多层T i3C2T x的层间距得到了有效扩大,但超声等机械剥离仍然难以克服多层T i3C2T x的层间力㊂为了得到单层的T i3C2T x纳米片,人们将有机溶剂[19]和金属离子[20]等插层剂嵌入到多层T i3C2T x的层间,以扩大它的层间距,随后通过超声振荡等手段破坏层间的键力,就能得到单层的T i3C2T x纳米片㊂需要注意的是,H F具有极强的腐蚀性,会对操作人员的身体造成巨大伤害㊂另外,这种方法很难得到低缺陷的单层T i3C2T x㊂1.2原位生成H F刻蚀法为了避免直接使用高危险性的H F,2014年G h i d i u等[21]利用L i F和H C l的混合溶液对T i3A l C2进行刻蚀进而成功制备出了层数较少的T i3C2T x㊂其原理是:L i F和H C l的混合溶液接触到T i3A l C2后,溶液中的H+和F-会在T i3A l C2的表面原位生成H F,进而实现对A l的刻蚀㊂另外,所生成的L i+能自发地51材料工程2021年6月插层进入所生成的多层T i3C2T x层间,从而显著减弱T i3C2T x层间相互作用力,再通过剥离就能很容易得到单层T i3C2T x纳米片㊂与直接使用H F相比,该方法反应温和且更安全有效,避免了使用额外插层剂的步骤;对T i3C2T x晶格的破坏程度更小,制备得到的T i3C2T x的晶格常数c也更大㊂需要注意的是, T i3C2T x表面存在大量裸露的T i原子,容易被氧化而生成不导电的T i O2,而超声过程会加速其氧化,同时也会减小T i3C2T x纳米片的尺寸㊂因此,如需制备低缺陷㊁大横向尺寸的T i3C2T x,应尽可能避免超声㊂最近,G o g o t s i课题组通过利用自制的化学反应器实现了T i3C2T x的规模化合成[22]㊂他们通过比较大批量(50g)和小批量(1g)制备的T i3C2T x,发现这两种批次生产的T i3C2T x性质基本相同,表明T i3C2T x这种M X e n e可以很容易㊁安全和经济地放大至工业级别,这对进一步促进T i3C2T x更广泛的商业应用具有重要的意义㊂因此,原位生成H F刻蚀法是目前制备单层T i3C2T x纳米片最常用和最有效的方法㊂1.3其他刻蚀方法氟化氢铵(N H4H F2)刻蚀法和无氟刻蚀法等方法目前也被用于制备T i3C2T x㊂其中,与H F相比N H4 H F2性质更为缓和,但是产物中存在一定量很难去除的(NH4)3A l F6[23]㊂对于无氟刻蚀法,L i等[24]采用碱辅助水热法成功制备出无氟高纯度T i3C2T x(T x= O H, O,纯度可高达92%),但是这种方法的反应条件略为苛刻㊂Y a n g等[25]则以T i3A l C2为原料在碱性溶液中用电化学方法同样成功刻蚀制备出了无氟的T i3C2T x(T x= O H, O),该方法避免了含氟化合物的使用,是一种有较大发展潜力的制备工艺㊂此外,通过氢氧化钠和硫酸两步法也能刻蚀制备出T i3C2T x,但是较费时费力,且刻蚀效果不佳[26]㊂近期,L i等[27-28]使用路易斯酸氯化物熔盐(如Z n C l2和C u C l2)在高温下合成了以C l基团为表面官能团的T i3C2C l2M X e n e㊂其原理是氯化物是一种路易斯酸,它起到了H F中H+的作用,而C l-与F-的作用相似㊂该方法具有很好的普适性,能够刻蚀制备多种M X e n e (包括T i2C T x,T i3C N T x,N b2C T x,T a2C T x,T i2C T x和T i3C2T x),但是这种制备方法的条件仍然相对苛刻,工艺有待进一步改进㊂2T i3C2T x的结构和性质2.1T i3C2T x的原子结构湿法刻蚀剥离制备的T i3C2T x终端表面通常具有官能团㊂根据 O H和 F的取向,T a n g等[29]将T i3C2T x分为3类,如图1(a),(b)所示㊂A取向的T 官能团处于T i(2)原子的正上方㊂B取向的T官能团处于同侧C原子的正上方㊂Ⅰ型结构的T i3C2T x两侧均为取向A,Ⅱ型两侧均为取向B,Ⅲ型为一侧取向A,另一侧取向B,其中Ⅰ型最稳定㊂官能团在T i3C2两侧随机分布,并无特定顺序,且官能团间也无相关性[30-32]㊂另外,H o p e等[32]发现T i3C2T x并非只存在一种官能团,而是同时存在 O H和 F,并且T i3C2T x片层间的 O H都是不相邻的㊂2.2T i3C2T x的电子结构表面官能团的差异也会引起T i3C2T x的电子差异(图1(c)~(i))㊂图1(a)的3种M X e n e中,Ⅰ型和Ⅲ型表现出半导体性质;Ⅰ型T i3C2F2和Ⅲ型T i3C2 (O H)2的禁带宽度分别为0.04e V和0.05e V;Ⅱ型则表现出金属性质,并且Ⅱ型T i3C2T x在费米能级附近还存在较多的电子态[29]㊂此外,M i r a n d a等[33]制备得到了具有金属性质的单层T i3C2T x,其自由载流子密度和载流子迁移率分别为(8ʃ3)ˑ1021c m-3和(0.7ʃ0.2)c m2㊃V-1㊃s-1㊂2.3T i3C2T x的电学性质T i3C2T x具有极为优异的电导率,但是其制备工艺㊁表面官能团㊁纳米片的尺寸大小和T i3C2T x片层间的界面接触电阻等都会影响其电导率[3]㊂L i等[34]研究发现单层T i3C2T x的导电性能与石墨烯相当,远高于1T M o S2,而多层T i3C2T x的电导率只比其单层结构的低一个数量级,这表明T i3C2T x片层间的接触电阻很低㊂最近,M i r k h a n i等[8]制备了电导率高达14000S/c m的T i3C2T x薄膜,这一数值要远高于实际制备出的石墨烯宏观材料,因此T i3C2T x是一种极具潜力的电磁屏蔽材料㊂3电磁屏蔽机理电磁屏蔽是使用屏蔽体阻断电磁波的传播,使电磁波无法到达屏蔽区域的一种方法,这也是应对电磁干扰最有效的办法㊂通常电磁屏蔽材料的性能用屏蔽效能(s h i e l d i n g e f f i c i e n c y,S E,单位为d B)进行表征, S E=20l g(E1/E2)㊂其中E1,E2分别为有无屏蔽时某点的电场强度,由公式可知,S E值越大,屏蔽效能越好㊂通常屏蔽材料是通过反射㊁吸收及多重反射等作用衰减入射波的能量,因此S E=S E R+S E A+S E M R㊂其中,S E R,S E A和S E M R分别代表反射损耗㊁吸收损耗和多重反射损耗㊂S E R,S E A和S E M R的计算公式如下:S E R=20l g(η0/4ηs)=39.5+10l gσ/(2πfμ)=10l g[1/(1-R)](1)61第49卷 第6期T i 3C 2T x M X e n e基电磁屏蔽材料的研究进展图1 T i 3C 2T 2结构的侧视图(a )和俯视图(b )以及单层T i 3C 2(c ),Ⅰ-T i 3C 2F 2(d ),Ⅱ-T i 3C 2F 2(e ),Ⅲ-T i 3C 2F 2(f ),Ⅰ-T i 3C 2(O H )2(g ),Ⅱ-T i 3C 2(O H )2(h ),Ⅲ-T i 3C 2(O H )2(i )的能带结构[29]F i g .1 S i d e v i e w (a )a n d t o p v i e w (b )o fT i 3C 2T 2s t r u c t u r e a n db a n d s t r u c t u r e s o f t h eT i 3C 2m o n o l a y e r (c ),Ⅰ-T i 3C 2F 2(d ),Ⅱ-T i 3C 2F 2(e ),Ⅲ-T i 3C 2F 2(f ),Ⅰ-T i 3C 2(O H )2(g ),Ⅱ-T i 3C 2(O H )2(h )a n d Ⅲ-Ti 3C 2(O H )2(i )[29]S E A =20l g e (d /δ)=8.7d πf μσ=10l g [(1-R )/T ](2)S E M R =20l g [1-e (2d /δ)](3)式中:η0和ηs 分别代表传播介质和材料的固有阻抗;σ是电导率;f 代表电磁波的频率;μ代表磁导率;d 是材料厚度;δ是趋肤深度(指电磁波能量降低到初始大小的1/e (e 是自然常数,eʈ2.71828)的深度,δ=1/(πf σμ));R 和T 则分别表示反射系数和透射系数,R +A +T =1,其中A 代表吸收系数㊂S E R 是由于屏蔽材料的阻抗与电磁波在空间的传输阻抗不匹配造成的,是屏蔽材料的带电粒子与电磁场发生相互作用的结果,S E R 与材料的尺寸并没有直接关系㊂由式(1)可知,材料的导电性越好,磁导率越低,S E R 越大,如金属材料(铜)的反射损耗较高,可以认为其对电磁波的屏蔽机理是全反射㊂由于T i 3C 2T x 这种M X e n e 电导率非常高,表面存在大量自由电子,当电磁波与T i 3C 2T x (如纯T i 3C 2T x 薄膜)相遇,大部分电磁波会被立刻反射,因此其反射损耗通常较大㊂S E A 是由于电磁波穿过屏蔽材料时,材料中的偶极子与电磁场相互作用将电磁波能量转化成热能而消散造成的㊂由式(2)可知,可以通过提高材料的厚度㊁磁导率㊁电导率(σ过大,反射损耗也增加)和电磁波的频率提高材料的吸收损耗㊂电磁波的吸收是由介电损耗和磁损耗造成的㊂材料的损耗能力通常用损耗因子t a n δ表示,它又可以分为电损耗因子(t a n δε)及磁损耗因子(t a n δμ),公式如下:t a n δε=εᵡ/ε'(4)t a n δμ=μᵡ/μ'(5)式中:μ'(磁导率的实数部分)和ε'(介电常数的实数部分)代表材料储存电磁波的能力;μᵡ(磁导率的虚数部分)和εᵡ(介电常数的虚数部分)则代表材料损耗电磁波的能力㊂因此,损耗因子越大,越有利于电磁波的吸收㊂对于T i 3C 2T x ,由于不含磁性物质,因此μ'ʈ1,μᵡʈ0,其电磁波吸收主要是通过介电损耗(主要包括极化弛豫和电导损耗)进行㊂何朋等[35]通过制备T i 3C 2T x /石蜡复合材料深入地研究了T i 3C 2T x 的电磁波吸收机理,发现电磁波的损耗途径主要是:(1)通过T i 3C 2T x 构成的电导网络以热的形式损耗即电导损耗;(2)T i 3C 2T x 表面缺陷㊁表面官能团以及界面导致的多重弛豫极化损耗;(3)少量电磁波以多重散射的形式损耗㊂S E M R 是指电磁波在屏蔽体内部多个界面处的重复反射与透射造成的电磁波损耗㊂一般S Eȡ15d B 时,S E M R 就可忽略不计㊂当材料厚度远大于趋肤深度δ,多重反射就可忽略,当厚度接近甚至小于趋肤深度时,则必须考虑多重反射[36]㊂另外,多孔结构可以提供更多的重复反射及散射界面,进而导致更大的吸收衰减,所以此时也需考虑多重反射引起的额外吸收损耗㊂对于需要轻质特性的航空航天以及便携式电子设备所用的电磁屏蔽材料,比屏蔽效能(s p e c i f i cE M I s h i e l d i n g ef f e c t i v e n e s s ,S S E ,S E /单位密度)是较重要的指标参数㊂但通过增加材料的厚度就能显著提高S S E ,这会使产品的质量增大㊂为了避免材料的厚度和密度对屏蔽效果的影响,绝对屏蔽效能(S S E /t ,其71材料工程2021年6月中t代表材料的厚度)是一个更加重要的评估指标㊂但是S S E/t会随着材料厚度的增加而降低,因此两种材料的S S E/t大小需要在相同的厚度下比较才有意义㊂4T i3C2T x基电磁屏蔽材料T i3C2T x具有高电导率㊁表面化学组成可控㊁高比表面积㊁易分散加工等优势,这使得其成为组装构建高性能电磁屏蔽材料的理想选择㊂其中高导电性是T i3C2T x材料具有高电磁屏蔽性能最主要的原因㊂通常,材料的厚度越大,其S E值会随之增大㊂但在厚度一致时,T i3C2T x的S E值与纯金属薄膜相当,而后者的电导率比T i3C2T x的要高两个数量级,这表明T i3C2T x的二维层状结构也发挥了较大的屏蔽作用㊂T i3C2T x独特的表面亲水化学结构和高导电性,使得这种二维材料易于加工和设计,由其组装的薄膜材料和三维多孔材料均展现出了极为优越的电磁屏蔽性能㊂4.1T i3C2T x基薄膜电磁屏蔽材料2016年,S h a h z a d等[7]采用原位生成H F刻蚀法(L i FʒT i3A l C2=7.5ʒ1)制得T i3C2T x纳米片,然后通过真空抽滤制备出柔性的T i3C2T x薄膜㊂这种T i3C2T x薄膜的电导率为4600S/c m,远大于M o2T i C2T x和M o2T i2C3T x两种M X e n e(图2(a)),因而其S E值也显著大于M o2T i C2T x和M o2T i2C3T x(图2(b))㊂当T i3C2T x薄膜厚度为45μm时,S E值可达92d B,这就意味着高达99.99999994%的入射电磁波会被屏蔽掉,性能超过了目前几乎所有的合成电磁屏蔽材料,使得T i3C2T x这种M X e n e材料在电磁屏蔽领域中展现出巨大的应用优势㊂另外,即使加入10% (质量分数,下同)的绝缘海藻酸钠,在厚度为8μm时,所构建的T i3C2T x/海藻酸钠复合薄膜的S E值仍然可高达57d B(图2(c))㊂经过分析得出,T i3C2T x薄膜优异的电磁屏蔽性能主要源自于其高的导电性,部分则来源于特殊的层状结构(图2(d))㊂当电磁波入射到高导电性的T i3C2T x薄膜表面时,由于空气与表面富含丰富自由电子的高导电T i3C2T x薄膜的界面处于高阻抗失配,因此大部分电磁波会立即被反射㊂剩余的电磁波在通过T i3C2T x晶格结构时,会与具有高电子密度的T i3C2T x发生相互作用并产生感应涡流,进而导致欧姆损耗以造成电磁波能量的急剧衰减㊂经过第一层T i3C2T x后残余的电磁波会继续遇到下一个阻挡层,进而重复相同的电磁波反射和衰减过程㊂由于T i3C2T x薄膜是由数千甚至上万层的T i3C2Tx图2 M X e n e s材料的电磁屏蔽性能及机理[7](a)T i3C2T x的电导率;(b)厚度约为2.5μm时T i3C2T x膜的S E值;(c)厚度约为8~9μm时T i3C2T x-海藻酸钠复合膜的S E值;(d)T i3C2T x膜的电磁屏蔽机理F i g.2 E M I s h i e l d i n gp e r f o r m a n c e a n dm e c h a n i s mo fM X e n e sm a t e r i a l s[7](a)e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y o fT i3C2T x;(b)E M I S Eo fT i3C2T x a t a t h i c k n e s s o f a b o u t2.5μm;(c)E M I S Eo fT i3C2T x-s o d i u ma l g i n a t e c o m p o s i t e s a t a t h i c k n e s s o f8μmt o9μm;(d)p r o p o s e dE M I s h i e l d i n g m e c h a n i s mf o rT i3C2T x f i l m81第49卷第6期T i3C2T x M X e n e基电磁屏蔽材料的研究进展纳米片组成,因而起到了多重散射和内部反射,最终使电磁波以热量的形式耗散殆尽㊂尽管上述T i3C2T x薄膜的S E值大于15d B,但是由于它的层状结构特性,多重内反射仍然不可忽略,这是因为重复反射的电磁波在材料中会以热的形式被吸收或耗散,因而它的贡献最终都被呈现在吸收效能中[37-39]㊂此外,T i3C2T x纳米片表面的T i和端基基团( F, O,或 O H)之间可能会产生局部偶极子,能引起偶极极化进而提高整体屏蔽性能㊂上述发表在‘S c i e n c e“上的工作开创了T i3C2T x M X e n e材料在电磁屏蔽领域应用的先河,为构建新一代高性能电磁屏蔽材料提供了新的机遇,国内外研究学者在上述工作基础上也纷纷跟进,并不断刷新T i3C2T x基材料S E 值的记录㊂本课题组吕通等[40]采用原位生成H F法成功制备出了大片单层低缺陷的T i3C2T x,通过真空抽滤法制得的T i3C2T x薄膜电导率可达3280S/c m,厚度为8μm时S E值高达60.6d B㊂为了探究单层和少层T i3C2T x的电磁屏蔽性能,Y u n等[2]采用层层自组装法构建出了具有不同层数的T i3C2T x薄膜(图3(a)),单层薄膜能实现20%的屏蔽效果,而当层数达到24层时(厚度为55n m)的S E值为20d B,从而能屏蔽掉99%的电磁波,并且其S S E/t达到惊人的3.89ˑ106d B㊃c m2㊃g-1㊂因此,使用很薄的T i3C2T x薄膜就可以达到厚重金属箔以及碳基复合材料的屏蔽效果,有望用于下一代轻便的微型电子器件和航空航天领域中㊂然而T i3C2T x薄膜在作为电磁屏蔽材料时存在力学性能较差的问题,这严重限制了T i3C2T x薄膜的实际应用㊂针对上述问题,C h e n等[9]发现T i3C2T x薄膜力学性能较差的主要原因是其层间存在残留的插层剂(如L i+),并且这些外援插层剂也会导致T i3C2T x 薄膜的导电性和耐水稳定性变差㊂为了解决这个问题,他们用质子酸溶液(0.1m o l/L的H C l)置换纳米片上吸附的插层剂,从而得到不含插层剂的纯净T i3C2T x薄膜(图3(b))㊂纯净的T i3C2T x薄膜电导率能从4620S/c m提高至10400S/c m,同时力学性能也能从10M P a提高至112M P a㊂最重要的是纯净T i3C2T x薄膜能在水氧环境中长期存在而不损失电导率和结构完整性㊂在厚度为3μm时纯净的T i3C2T x 薄膜的S E值为60d B(未处理T i3C2T x薄膜的S E值约图3 T i3C2T x薄膜的电磁屏蔽特性(a)单层及5层T i3C2T x薄膜的断面T E M图及不同层数T i3C2T x薄膜在X波段下电磁屏蔽S E值[2];(b)0.1m o l/L H+诱导前后T i3C2T x薄膜的外观和横截面S E M图及各种材料在不同厚度下的电磁干扰屏蔽性能比较[9];(c)A l3+增强T i3C2T x薄膜制备示意图及相关性能[41];(d)交替多层T i3C2T x/C N F复合薄膜微观结构及相关性能[43]F i g.3 E M I s h i e l d i n gp r o p e r t y o fT i3C2T x f i l m(a)c r o s s-s e c t i o n a lT E Mi m a g e s o fm o n o l a y e r a n d5-l a y e r a s s e m b l e dT i3C2T x f i l m s a n dE M I S Ev a l u e s i nX-b a n d r a n g e[2];(b)a p p e a r a n c e a n d c r o s s-s e c t i o n a l S E Mi m a g e s o fT i3C2T x f i l m sw i t h/w i t h o u t0.1m o l/L H+t r e a t m e n t a n d t h ec o m p a r i s o no fE M I S Ev e r s u s t h i c k n e s s a c r o s s aw ide r a n g e o fm a t e r i a l s[9];(c)s c h e m a t i c i l l u s t r a t i o no ff a b r i c a t i o no fA l3+t r e a t e dT i3C2T x f i l ma n d i t s p r o p e r t i e s[41];(d)m i c r o s t r u c t u r e o f a l t e r n a t i n gm u l t i l a y e r e dC N F@T i3C2T x f i l m s a n d i t s p r o p e r t i e s[43]91材料工程2021年6月50d B)㊂另外,L i u等[41]利用A l3+增强了T i3C2T x纳米片层之间的界面结合,使T i3C2T x薄膜的力学性能显著提升㊂但是A l3+的引入同时增加了层间距,使得电导率轻微下降,但是T i3C2T x薄膜的电导率仍然高达2656S/c m㊂在薄膜厚度为15μm时,其S E值也可高达52.8d B(图3(c))㊂为了进一步提高T i3C2T x薄膜的柔韧性和断裂拉伸性能,考虑到T i3C2T x这种MX e n e具有活性表面,研究者们尝试将T i3C2T x与聚合物进行复合㊂纤维素纳米纤维(C N F s)是一种具有发展潜力的高分子材料,它具有一维纳米结构㊁机械强度高㊁亲水性强等优点,常常作为复合材料的力学增强体使用㊂C a o 等[42]在T i3C2T x片层间引入C N F s,通过真空抽滤制备得到了具有类似 砖泥结构 的T i3C2T x/C N F s复合薄膜㊂C N F s与T i3C2T x存在氢键作用,显著提高了复合材料的强度和韧性,其拉伸强度和断裂应变分别为135.4M P a和16.7%㊂当T i3C2T x含量为80%时,复合薄膜的S E值为25.8d B㊂此外,Z h o u等[43]通过交替抽滤制备出了T i3C2T x/C N F s复合薄膜,在厚度为35μm时,其S S E/t达到7029d B㊃c m2㊃g-1(图3(d))㊂他们解释了这种 三明治 结构交替薄膜的电磁屏蔽机理以及性能优异的原因主要为:由于高阻抗失配,当遇到导电T i3C2T x基复合薄膜时,大部分入射电磁波(>90%)会被立即反射㊂然后,入射的电磁波在通过T i3C2T x基薄膜时,与高密度载流子(如电子㊁空穴和偶极子)相互作用,在界面㊁缺陷㊁终端基团等处产生大量极化和损耗㊂因此从宏观上看,上述相互作用和损耗导致了电磁波能量的急剧衰减㊂另外,这种交替薄膜能够极大地增加界面的阻抗失配,从而增强入射电磁波在界面的反射㊂当电磁波从第一层T i3C2T x穿过时,由于C N F层和T i3C2T x层之间的高阻抗失配,充当下一阻挡层的第二层T i3C2T x将再次反射透射的电磁波㊂在后续的T i3C2T x层中,透射的电磁波可以一次又一次地以 之字形 反射,进而导致透射率很小㊂另外,C a o等[44]也通过交替抽滤制备了具有多级结构且力学性能㊁电磁屏蔽性能优异的C N T s/T i3C2T x/C N F s复合纸,复合薄膜的拉伸强度及断裂应变分别为97.9M P a和4.6%,电导率为2506.6S/m,S E值高达38.4d B㊂将T i3C2T x与可大变形的聚合物进行复合能进一步拓展其实际应用㊂L u o等[45]通过真空抽滤的方法制备了柔性高导电的T i3C2T x/天然橡胶复合薄膜㊂天然橡胶和T i3C2T x二者的负电荷导致了静电斥力的形成,这使得T i3C2T x纳米片选择性地分布在天然橡胶粒子的表面,并且在T i3C2T x用量很低时就能形成导电网络㊂当T i3C2T x体积分数为6.71%时,复合薄膜的电导率为1400S/m,S E值为53.6d B㊂而且,三维的T i3C2T x网络也使天然橡胶的拉伸强度和模量分别提高700%和15000%㊂T i3C2T x分散液具有胶体的特性,因此将其负载在其他基底上很容易形成薄膜,C h o i等[46]在纳米槽天线阵列上通过滴涂法,制备了超薄T i3C2T x薄膜,发现T i3C2T x薄膜具有优异的太赫兹电磁波屏蔽性能㊂开槽天线(天线宽度500n m)顶部存在T i3C2T x时,其太赫兹波透射率大大降低,在频率为0.1T H z时,S E 值可达20d B(T i3C2T x薄膜厚度为210n m)㊂此外, V u r a l等[47]结合了T i3C2T x与喷墨打印的优点,设计了一种基于T i3C2T x的油墨并首次将其在不同基底上进行喷墨打印作为刺激响应电极㊂当基底为P E T 时,T i3C2T x基电极的电导率为1080S/c m,在电极厚度为1.35μm时,其S E值高达50d B㊂大规模制备柔性㊁透明㊁具有高电磁屏蔽性能的智能设备是现今的研究热点,W e n g等[48]通过旋转喷涂层层自组装技术(S S L B L)制备了柔性且厚度㊁透明度及电导率都可控的T i3C2T x/碳纳米管(C N T)复合薄膜(图4(a))㊂与传统的浸涂法相比,该方法效率显著提高(几分钟v s几天)㊂S S L B L可以逐层地将带有相反电荷材料组装起来㊂他们通过在具有相反电荷的高分子层中加入碳纳米管(C N T s)和T i3C2T x(一层是T i3C2T x-P V A,带正电;一层是C N T-P S S,带负电),成功制得了高达数百个双层单位的复合薄膜㊂其中, C N T与T i3C2T x层之间的强烈静电与氢键结合作用赋予复合薄膜高柔韧性㊂而且,分散于各层内的T i3C2T x 与C N T本身具备优良的导电性,加上这种层层叠加的特殊结构,使其展现出了非常优异的电磁屏蔽性能,其中高导电半透明T i3C2T x/C N T复合薄膜电导率可达130S/c m,S S E/t值可达58187d B㊃c m2㊃g-1㊂科技的发展也促进了传统纺织品的变革,使其更趋于多功能化,但新功能的引入也可能破坏纺织物原有结构和特性㊂W a n g等[49]将防水㊁防寒及电磁屏蔽等新功能与传统织物的透气性和可洗涤性结合起来制备了多功能织物(图4(b))㊂为了提高织物的结构稳定性同时赋予其优异的电磁屏蔽性能,他们将原位聚合的聚吡咯改性T i3C2T x沉积到聚对苯二甲酸乙二醇酯织物表面,另外为了提高防水性能,使用了硅树脂涂层㊂该多功能织物电导率高达1000S/m,厚度为1.3m m时其S E值高达90d B㊂为了提高多功能织物的疏水能力㊁透气性及电磁屏蔽性能,同时使织物具备湿度监测(图4(c))功能,L i u等[50]进一步通过真空辅助层层组装喷雾法,在织物上负载T i3C2T x及银纳米02。
电磁屏蔽材料的屏蔽原理及研究现状
第7期
王锦成 :电磁屏幕蔽材料的屏蔽原理及研究现状
·1 7 ·
金属屏蔽材料一般都比较薄 ,A 也比较小 ,通常考虑
内部多次反射衰减 B 。在此情况下 ,内部多次反射
衰减 B 。在此情况下 ,内部反射甚至可以发生多次 ,
形成多次反射 。用“多次反射修正项”B 来表示这种
衰减 。
对于近场源 :
B ( dB ) = 20 lg | 1 - eλ/ 413362 |
通过屏蔽材料就有吸收 ,它与材料厚度成线性增加 ,
并与材料的电导率及磁导率有关 。
反射衰减 R 不仅与材料的表面阻抗有关 ,同时
也与辐射源的类型及屏蔽体到辐射源的距离有关 。
对于远场源 (平面波辐射源) :
R ( dB ) = 168 - 10 lg ( fμr/ O r)
(3)
对于近场源 :
磁场 :
导电性好 ,不易 部分脱落
适用 的 塑 料 种
类有限 ,设备费 高, 需特种技 术 ,有公害
导电塑料
将导 电 填 料 直 接混入塑料
成型 与 屏 蔽 一 体 ,价格低
导电性较差 ,塑 料强度下降
加金属网 加上金属网
—
网 眼 大 。屏 蔽 效果降低
铜强 ,因而成为当前欧美等国家电磁屏蔽用涂料的 主流 。涂 层 厚 度 为 50 ～ 70μm 时 , 体 积 电 阻 率 为 10 - 3Ω ·cm , 屏 蔽 效 果 可 达 30 ～ 60dB ( 500 ～
Abstract The harms of electromagnetic radiation to electric equipment ,fuel ,animals and human were intoduced ,and
电磁屏蔽材料的屏蔽机理及现状分析
一、电磁屏蔽材料的屏蔽机理
电磁屏蔽材料的屏蔽机理主要分为自由空间屏蔽、导体屏蔽和高分子材料屏 蔽三种。
1、自由空间屏蔽：自由空间屏蔽是指利用导电材料对电磁波的反射和吸收 作用，将电磁波限制在一定范围内。具有高导电性能的金属材料（如铜、铝等） 具有较好的自由空间屏蔽效果。
2、导体屏蔽：导体屏蔽主要利用导电材料的导电性能，将电磁干扰通过导 电材料迅速传递，从而降低电磁干扰对电子设备的影晌。导电胶带、导电涂料等 是常见的导体屏蔽材料。
感谢观看
电磁屏蔽材料的屏蔽机理及现 状分析
目录
01 一、电磁屏蔽材料的 屏蔽机理
02
二、三、电磁屏蔽材料的 研究现状
04
四、电磁屏蔽材料的 未来展望
05 参考内容
随着电子设备的广泛应用，电磁干扰（EMI）和电磁辐射（EME）问题日益严 重，对人类健康和电子设备性能产生负面影响。电磁屏蔽材料作为一种能够有效 抑制电磁干扰和辐射的材料，越来越受到人们的。本次演示将简要介绍电磁屏蔽 材料的屏蔽机理及现状分析的研究背景和意义，回顾电磁屏蔽材料的发展历程， 详细介绍电磁屏蔽材料的屏蔽机理，分析目前电磁屏蔽材料的研究现状，并对电 磁屏蔽材料的未来展望进行探讨。
三、电磁屏蔽材料的研究现状
目前，电磁屏蔽材料的研究主要集中在国内外高校、研究机构和企业在内的 多个领域。其中，一些研究成果已经得到了广泛应用。例如，手机、电脑等电子 产品中使用的导电橡胶和导电涂料，以及汽车工业中用于电磁屏蔽的金属网和导 电橡胶条等。同时，针对不同行业的特殊需求，各种具有特殊性能的电磁屏蔽材 料也不断被研发出来。
1、电子设备：手机、电脑、电视等电子产品在运行过程中都会产生一定的 电磁辐射，而电磁屏蔽材料可以有效地降低电磁辐射对人体的影响。此外，在电 力传输、电子元器件等方面，电磁屏蔽材料也能够起到保护作用，提高设备的稳 定性和可靠性。
高纯二氧化硒作为电磁波屏蔽材料的研究进展
高纯二氧化硒作为电磁波屏蔽材料的研究进展摘要：随着无线通信、电子设备的普及和发展，电磁波污染已经成为一个日益严重的环境问题。
为了有效地减少电磁波对人体和电子设备的危害，研究人员越来越关注电磁波屏蔽材料的研究。
本文主要探讨了高纯二氧化硒作为电磁波屏蔽材料的研究进展。
1. 引言电磁波是由电场和磁场交替传播而成的一种波动现象。
随着无线通信技术的快速发展，电磁波对人体健康和电子设备的影响日益突出。
因此，寻找一种高效的电磁波屏蔽材料成为了当前研究的热点。
高纯二氧化硒作为一种潜在的电磁波屏蔽材料，具有良好的兼容性、稳定性和高屏蔽性能，受到了研究人员的广泛关注。
2. 高纯二氧化硒的制备方法及性能高纯二氧化硒的制备方法主要包括物理方法和化学方法两种。
物理方法包括热蒸发、溅射、磁控溅射等，化学方法包括水热法、溶胶-凝胶法等。
目前较为常用的制备方法是水热法，该方法简单、成本低且易于控制反应条件。
高纯二氧化硒具有优异的电磁波屏蔽性能，其主要表现在以下几个方面：（1）宽频带屏蔽性能：高纯二氧化硒在110 MHz到30 GHz范围内具有较好的屏蔽效果，能有效吸收、反射和散射电磁波。
（2）高屏蔽效率：高纯二氧化硒的电磁波屏蔽效率通常在90%以上，对高频电磁波尤为明显。
（3）稳定性：高纯二氧化硒具有良好的化学稳定性和热稳定性，能在不同温度和湿度条件下保持较好的屏蔽性能。
3. 高纯二氧化硒的应用领域高纯二氧化硒作为一种优异的电磁波屏蔽材料，在多个领域有着广泛的应用前景。
（1）电子设备：高纯二氧化硒可用于制备电子设备的屏蔽膜、屏蔽涂料等，有效保护设备免受电磁波干扰。
（2）建筑材料：将高纯二氧化硒添加至建筑材料中，如混凝土、墙体涂料等，可有效屏蔽外部电磁波的干扰，提高室内环境的电磁波安全性。
（3）医疗领域：高纯二氧化硒可用于制备医疗器械的屏蔽材料，如放射线防护服、核磁共振设备等。
（4）军事领域：高纯二氧化硒可用于制备军事设备的屏蔽材料，有效保护军用设备的机密信息。
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电磁屏蔽材料的研究进展／古映莹等
５３?
电磁屏蔽材料的研究进展
古映莹邱小勇胡启明
刘雪颖
（中南大学化学化工学院，长沙４１００８３）摘要简单介绍了电磁辐射的危害性及发展电磁屏蔽材料的意义，阐述了电磁屏蔽材料的屏蔽原理，较为详细
地介绍了表层导电型、填充复合型、导电纤维、导电织物等电磁屏蔽材料及各种材料在工艺上的优缺点；同时阐述了各种电磁屏蔽材料的研究进展和发展前景，预测了电磁屏蔽材料的发展方向。
关键词
电磁屏蔽电磁辐射屏蔽原理研究现状
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０前言
随着科学技术的发展，人类已进入信息社会，在生产中使用的电子电气设备越来越多，生存环境已具有浓厚的电磁环境内涵。
随着城市人口的迅速增长，汽车、电子、通信、计算机及电器设备大量进入家庭，电磁波向外辐射的电磁能量正以每年７％～１４％的速度递增，电磁环境污染日益严重。
另一方面，电子电气设备对外界电磁环境的敏感性增加，电子电气设备由于日趋数字化、高度集成化、信号电平小量化以满足其高速化、轻量化和小型化的要求，极易受外界电磁干扰而使其产生误动作，从而带来严重后果。
基于上述原因，各国通过立法和制定标准，规范电磁辐射的最大电磁辐射剂量，欧盟自１９９６年１月１日开始强制执行电磁兼容性标准，我国也于２００３年５月１日起对涉及人类健康安全、环境保护和公共安全的产品强制实行包括电磁兼容认证（ＣＥＭＣ认证）在内的ＣＣＣ认证制度。
电磁屏蔽是抗电磁干扰的重要手段，是治理电磁环境污染的有效手段，可以防止电磁信息泄密，因此各国已投入较多的人力物力，积极从事电磁波屏蔽材料的研究和开发，多年来已陆续取得不少成果。
我国由于原有工业基础比较薄弱，某些问题尚未充分暴露，矛盾还不够突出，某些部门对环境电磁学重要性的认识还很不够，为了确保国家政治、军事及经济等部门的信息安全，保护国家利益，并使我国电子产品、设备与国际市场接轨，大力发展电磁波屏蔽技术的研究势在必行。
多次返射因子Ｂ，所有因子都用ｄＢ表示［】］。
ＳＥ—Ａ＋Ｒ＋Ｂ
吸收损耗因子（Ａ）的计算公式：
Ａ—１．１３￡
平面后反射损耗（Ｒ）的计算公式：
Ｒ一１６８一ｌＯ×幻ｇ（肛?，／ｄ，）ｄＢ
式中：ｔ为屏蔽厚度，ｃｍ；辨为屏蔽材料的相对导电率；雎为屏蔽材料的相对导磁率；ｆ为频率，Ｈｚ。
如果吸收因子在６ｄＢ以上，多次反射因子（Ｂ）可以忽略，仅当屏蔽层很薄或频率低于２０ｋＨ２时，Ｂ才是重要的。
可以看出，性能良好的电磁屏蔽材料应具有较高的电导率及磁导率。
某些金属或合金是电的良导体，如铜、铝等，对高阻抗电场有很好的屏蔽作用，但对低阻抗磁场的屏蔽却不够理想；而有些金属或合金，如铁、坡莫合金等却对低阻抗磁场有很好的屏蔽作用。
为在较宽广的频率范围内都有好的屏蔽作用，屏蔽材料应是高电导率及高磁导率材料的组合。
２
电磁屏蔽材料的研究进展
根据应用需要及各种法规的要求，当材料的屏蔽效果达到
３０～６０ｄＢ的中等评比数值时认为有效。
屏蔽电磁干扰的方法很多，在选择具体的屏蔽方法时，要综合考虑屏蔽效能、成本和工艺等因素。
随着化工技术的发展，发泡塑料由于其易成形，并具有价廉、重量小、便于安装、抗腐蚀、外观好等优点，其应用日益增加，因此提供有效的ＥＭＩ屏蔽，越来越显示出其强大的生命力。
其中表层导电型屏蔽材料的开发和应用已取得一定的进展。
尤其是导电涂料以其低成本和中等屏蔽效果目前仍占据电磁屏蔽材料的主要市场。
而填充复合型屏蔽材料由于其成型加工和屏蔽的一次完成，便于大批量
生产，因此是电磁屏蔽材料的一个发展方向。
１
电磁辐射的屏蔽原理
对于任何电磁干扰，屏蔽作用都由３种机理构成。
入射波的
一部分在屏蔽的前表面反射，另一部分被吸收，还有一部分在后表面反射。
屏蔽效能ＳＥ等于吸收因子Ａ加上反射因子Ｒ，加上
万方数据
５４?
材料导报
２００５年２月第１９卷第２期
２．１
表层导电型屏蔽材料（１）导电涂料
导电涂料是用金属粉末、炭黑等导电填料与各种合成树脂
料一般选用大尺寸的纤维状与片状材料。
目前最常用的有金属纤维金属片等，此外还有碳纤维超导碳黑金属合金填料等。
填充型屏蔽材料是继表层导电型材料之后推入市场的新型材料，大有后来居上之势。
目前美国、英国和日本等国家已经开发了大量的此类屏蔽材料。
混合制成的，涂敷于塑料表面。
作为电磁屏蔽材料，导电涂料的优点是可在复杂形状上涂敷，成本低、简单实用且适用面广，可批量生产等；缺点是施工环境较为恶劣。
目前在各种机壳屏蔽方法中，导电涂料最受青睐。
国外根据不同的需求，应用较多的是银系、碳系、镍系和铜系导电涂料［２“］。
银系的导电性最高，体积电阻可达１０１～１０。
Ｑ?ｃｍ，具有优良的屏蔽性能，但由于价格昂贵，除在特殊要求的领域外，一般应用不多。
碳系虽然成本低廉，但导电性差，体积电阻可达１０＿２～１０－３ｎ?ｃｍ，一般用作防静电涂层，很少用作电磁屏蔽涂层。
镍系是２０世纪７０年代初由美国首先开发的，起初是一种军用涂料，目前已广泛使用，仅１９８６年，其在美国的消耗量就达１５００～２０００ｔ。
四川大学管登高等“］根据电磁波屏蔽材料对电磁波作用原理，用镍粉和金属纤维作为复合填料，以丙烯酸树脂作为粘结剂，制备了一种能屏蔽电磁波的复合材料，并将其应用在有线电视网和电子工作间。
该材料在射频段将有线电视传输网设备中的干扰场降低了４０％～５０％，在电子工作间的屏蔽效能达到３０～５０ｄＢ。
铜系电涂料导电型强于镍系，体积电阻可达１０＿４Ｑ?ｃｍ，价格低廉，但是新制备的铜粉表面会迅速形成Ｃｕ：０和Ｃｕ０薄膜，使其导电性迅速下降，甚至不导电。
因此铜粉防氧化技术是制备导电性能稳定的铜系导电涂料的关键技术，目前主要的防氧化技术有：表面镀金属、加还原剂、有机磷化合物处理、聚合物稀溶液处理、偶联剂处理等［７］。
毛倩瑾等耶１采用化学镀法在铜粉体上沉积金属银层，获得了具有更为优良导电性的Ｃｕ／Ａｇ复合电磁屏蔽涂层，表面电阻率由铜系涂层的Ｏ．０５Ｑ?ｃｍ下降到Ｏ．００２５０?ｃｍ。
优良的电导率使得涂层具有很好的电磁屏蔽性能，Ｃｕ／Ａｇ复合涂层的电磁屏蔽效能在１００ｋＨｚ～１．５ＧＨｚ频段范围内达到一８０ｄＢ左右。
Ｕｘｂｒｉｄｇｅ—
ｂａｓｅｄＴｒｉｍｉｔｅＬｔｄ．［９］推出两种新型的电磁波屏蔽涂料儿９０及（１）金属纤维填充型屏蔽材料
金属纤维填充型屏蔽材料的屏蔽效果取决于导电填料的导电性及它们之问的相互接触程度，使用长径比大的金属纤维，由于彼此更容易搭接，因而可获得较好的导电性能。
谭松庭等［１１］以不锈钢纤维作为填料，分别与ＡＢＳ和ＰＰ复合制得了电磁屏蔽用导电性聚合物复合材料，考察了表面改性和复合工艺对金属纤维／聚合物复合材料性能的影响。
结果表明：用不同表面处理剂处理不锈钢纤维后，随纤维表面张力增加，复合材料的电阻率增加；使用母料法复合工艺有效地改善了金属纤维在聚合物基体中的分散，可以提高复合材。