电磁屏蔽材料综述

电磁屏蔽材料综述

摘要：电器和电子设备在使用过程中会辐射出大量电磁波，对电子设备正常安全运行和人类的生存环境造成了不可忽视的危害。防止电磁波的污染已经成为当今一大热点。电磁屏蔽材料是一种能够有效抑制电磁波污染的新型功能材料，近年来其受到较多关注。新型导电填料型电磁屏蔽材料主要由导电填料和基体材料复合而成，不同导电填料的电磁性质以及在基体中的分布状态必然对电磁屏蔽材料的屏蔽效能产生显著的影响。现代信息技术的发展对电磁屏蔽材料提出了更高的要求，高效、轻质、低二次污染成为新型电磁屏蔽材料的发展趋势。Abstract: In the use of electrical and electronic equipment will radiate a large number of electromagnetic waves, which causes dangers of cannot be ignored to normal safe operation of electronic equipment and human living environment. Preventing electromagnetic pollution has become a hot topic. EMI shielding material was one of new functional materials used for effectively shielding electromagnetic pollution. Such new EMI shielding material was composed of conductive fillers and the polymer matrix, the shielding effectiveness (SE) would be significantly affected by the electromagnetic property and distribution condition in the matrix of different conductive fillers.With the development of modern information technology, electromagnetic shielding material put forward higher requirements, and efficient, lightweight, low secondary pollution have become the new trend of electromagnetic shielding materials.

关键词：电磁屏蔽，材料，综述

Key words:electromagnetic shielding，materials，review

1.1 引言

电子工业的发展，大量电器和电子设备广泛应用于工业生产和人们日常生活，为工业革命注入了新的活力，促进了工业技术的发展，改善了人们的生活，提升了人们的生活质量。然而，电器和电子设备在使用过程中会辐射出大量电磁波，对电子设备正常安全运行和人类的生存环境造成了不可忽视的危害[1]。电磁辐射对电子设备的危害主要表现为电磁波对电子设备的干扰和数字传输系统辐射出的电磁波造成信息泄漏。电磁波对人类健康的危害表现为电磁波长期辐射所诱发的各类疾病，已有大量的文献和报导论证了电磁波辐射对社会和经济所造成的危害。因此，现代社会已将电磁波辐射与现代社会的“三废”等同称之为“第四种污染”或“空间污染”，各国政府也针对电磁波的污染制定了有关电器和电子设备的电磁屏蔽和电磁兼容的一系列制度和法规[2]。随着电子设备的应用，有效抑制电磁波辐射对电器和电子设备的干扰，保护人类不受电磁波辐射危害受到人们愈来愈多的重视，已成为科学研究和工业产品开发的重要任务。

抑制电磁辐射最为简便和有效的方法是利用电磁屏蔽材料实现电磁屏蔽。电磁屏蔽材料通过与空气之间的阻抗差实现对电磁波的反射和通过自身的电磁感应实现对电磁波的涡流衰减。由于金属材料良好的导电性，传统的高效电磁屏蔽材料为金属板材，主要是钢板。然而，由于钢板自身重量重、制作安装复杂，成本高昂、移动困难等缺点大大限制了屏蔽材料的适用领域，导致目前电磁屏蔽的现状是，除在某些十分必要场合下，不得不采用这类传统材料实现电磁屏蔽之外，在许多其它应用领域，包括电子设备安全、信息保护和环境治理等方面，电磁屏蔽技术并没有得到应有的应用，影响了电子设备的正常安全使用以及人们的健康生活[3]。因此，研究开发高效、易于使用、性价比高的新型电磁屏蔽材料已成为治理空间污染，改善生活环境的关键要素。面对日益增长的社会需求，新型高效电磁屏蔽材料具有十分显著的社会和经济效益。随着信息技术的发展，对屏蔽材料提出了更高的要求，新型的屏蔽材料应满足“薄、轻、宽、强”等特点，即在相同的条件下屏蔽材料厚度薄、质量轻、吸收频带宽、吸波能力强。

1.2电磁屏蔽概念

所谓电磁屏蔽，就是利用导电或导磁的材料制成的金属实体的或非实体的壳体，将电磁干扰限制在一定的范围内，形成电磁隔离。即其内的电磁场不能超出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域或者进入该区域的电磁

能将受到很大的衰减，其原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用[4]。

电磁屏蔽包括电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。通常所指的屏蔽，大多数是电磁屏蔽，即利用屏蔽体削弱电场和磁场，实现电磁波的隔离，电磁屏蔽一般指对10kHz以上的电磁场的屏蔽。电场分量和磁场分量总是同时存在于交变场中。在低频范围内，干扰一般发生在近场，随着频率升高，电磁辐射能力增强，产生辐射电磁场，并趋向于远场干扰。在远场中，电场和磁场均要引起重视，需要对电场和磁场同时进行电磁屏蔽。采用良导体材料，能够实现对电场和磁场屏蔽的作用。由于高频的集肤效应，对于良导体而言，其集肤深度很小，因此，电磁屏蔽体无需很厚，其厚度仅取决于产品的工艺结构。

1.2.2 电磁屏蔽原理

如图1.1所示，屏蔽体的屏蔽效能由两部分组成，吸收损耗和反射损耗。当电磁波入射到不同媒介的分界面时，就会发生反射，于是减小了继续传播的电磁波的强度。反射的电磁波称为反射损耗，当电磁波在屏蔽材料中传播时，会产生损耗，这就构成了吸收损耗。

图1.1电磁屏蔽机理示意图

Fig.1.1 Schematic diagram for mechanism of EMI shielding 电磁屏蔽通俗的说就是利用屏蔽体（具有屏蔽特殊功能的材料）阻挡或衰减电磁波的传输，是一种抑制电磁干扰的有效手段[5]。屏蔽体的好坏用屏蔽效能（Shielding Effectiveness，以下简称SE）来描述，屏蔽效能表示屏蔽体对电磁波的衰减程度。为了定量地说明屏蔽效能，将屏蔽效能定义为屏蔽前某点的场强度与屏蔽后该点场强之比。用公式表述为：

其中E0、H0分别为屏蔽前某点的电场强度与磁场强度，E S、H S分别为屏蔽