电磁屏蔽和吸波材料的研究进展
电磁屏蔽材料简介介绍

数十dB。
导电高分子材料
轻质,柔性,良好的加工性能
描述:导电高分子材料是通过在高分子基体中添加导 电填料(如碳黑、金属粉末等)而制成的。这类材料 结合了高分子材料的轻质、柔性和加工性能与导电填 料的导电性能,实现了良好的电磁屏蔽效果。导电高 分子材料通常具有良好的可塑性,可通过注塑、挤出 等成型工艺加工成各种形状,广泛应用于电子设备的 电磁屏蔽。
碳基电磁屏蔽材料
高导电性,低密度,良好的耐腐蚀性
描述:碳基电磁屏蔽材料是以碳元素为主要成分的材料 ,如石墨烯、碳纤维等。这类材料具有高导电性、低密 度和良好的耐腐蚀性等特点,因此在电磁屏蔽领域具有 很大的潜力。碳基电磁屏蔽材料可以通过调整碳元素的 形态和结构来实现对电磁波的高效吸收和反射,从而达 到优异的电磁屏蔽性能。同时,由于其低密度和良好的 耐腐蚀性,碳基电磁屏蔽材料在航空航天、军事等领域 具有广泛的应用前景。
求通常更高。
材料的导电性能
导电性能定义
电磁屏蔽材料的导电性能是指其 传导电流的能力。良好的导电性 能有助于提高材料的屏蔽效能。
影响因素
材料的导电性能受其成分、晶体结 构、杂质含量等因素影响。一般来 说,金属材料具有优异的导电性能 。
评价标准
在评价电磁屏蔽材料的导电性能时 ,需要考虑其在不同频率下的导电 表现。高导电性能有助于实现更好 的电磁屏蔽效果。
03
电磁屏蔽材料性能评价
电磁屏蔽效能
屏蔽效能定义
电磁屏蔽材料的屏蔽效能是指其 对电磁波信号的衰减能力,通常 使用分贝(dB)作为单位进行衡
量。
影响因素
材料的屏蔽
加,屏蔽效能会提高。
评价标准
高屏蔽效能是电磁屏蔽材料追求 的目标之一。根据不同应用场景 ,屏蔽效能的要求也会有所差异 ,例如军事领域对屏蔽效能的要
高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究

高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究一、本文概述随着科技的快速发展,电磁波的应用日益广泛,但电磁污染问题也日益严重。
电磁波不仅会对人体健康产生潜在威胁,还会干扰电子设备的正常运行,影响信息安全。
因此,研究和开发高性能的电磁屏蔽及吸波材料,对于减少电磁污染、保护人体健康、保障信息安全具有重要意义。
本文旨在探讨高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究。
碳基材料因其独特的物理和化学性质,如高导电性、高热稳定性、轻质等,在电磁屏蔽和吸波领域具有广阔的应用前景。
本文将从碳基材料的种类、性能优化、制备工艺等方面入手,深入探讨其在电磁屏蔽和吸波领域的应用现状及未来发展趋势。
本文将对碳基电磁屏蔽及吸波材料的种类进行详细介绍,包括碳纳米管、石墨烯、碳纤维等。
然后,通过对比实验和理论分析,探讨不同碳基材料的电磁屏蔽和吸波性能,为实际应用提供理论支持。
接着,本文将重点研究碳基材料的性能优化方法,如通过化学修饰、掺杂等手段提高材料的电磁性能。
本文还将关注碳基材料的制备工艺,探索低成本、高效率的制备方法,为实际应用提供技术支撑。
本文将展望碳基电磁屏蔽及吸波材料的未来发展趋势,探讨其在不同领域的应用前景,如航空航天、电子信息、生物医学等。
通过本文的研究,希望能为高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研发和应用提供有益的参考和指导。
二、碳基电磁屏蔽及吸波材料的基础理论碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究与应用,离不开对其基础理论的深入理解和探索。
这些基础理论主要包括电磁场理论、材料电磁性能以及电磁波与物质相互作用的原理。
电磁场理论是理解电磁波传播和与物质相互作用的基础。
在电磁场理论中,电磁波被视为电场和磁场相互激发并在空间中以一定速度传播的波动现象。
电磁波与物质的相互作用则主要取决于物质的电磁特性,如介电常数、磁导率等。
碳基材料由于其独特的电子结构和物理性质,展现出优异的电磁性能。
碳基材料中的电子具有较高的可动性,使其对电磁场具有良好的响应能力。
碳基材料如石墨烯、碳纳米管等具有特殊的电子结构和物理性质,如高导电性、高导热性等,使其在电磁屏蔽和吸波领域具有广阔的应用前景。
国内电磁波吸收材料研究进展

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新材料产业 NO.11 2006
高分子聚合物类等。
北京工业大学
(1 ) 添加镍粉对S i C 粉吸收性能 的影响: 北京工业大学材料所采用化 学还原法制备了平均粒径为80nm 的 超细镍粉, 采用SiC粉为基本材料, 添 加制备好的镍粉, 分析了6 0 % 的S i C 分别与5 % 、 10%、 15%、 2 0 % 的镍粉 复合后的材料对电磁波吸收性能的不 同, 得出试验结果: 60%的S i C粉体添 加10% 的超细镍粉后的材料吸波性能 较好, 小于- 1 0 d B频段范围较宽, 吸收 率较大, 获得了很好的吸波性能[2]。 (2) 镀镍对SiC粉吸收性能的影响: 北京工业大学材料所采用表面包覆镍 改性工艺, 将导电的磁性金属镍沉积到 碳化硅粉体颗粒表面。 分别对镀覆时间 不同、 厚度不同、 配比不同的镀镍碳化 硅粉体进行吸波性能的测试, 镀镍时间 为40min, 厚度为0.78mm的试样, 有相 对较好的吸波效果, 随着频率的增加, 反射率逐渐降低。 (3 ) 空心微珠的表面改性: 北京 工业大学材料所对污染环境的废弃物 粉煤灰空心微珠进行了吸波功能材料 应用方面的研究,成功地将镍包覆在 空心微珠表面制备了具有较好性能的 吸波材料。 (4 ) 多层复合结构的研究: 对多 层复合结构吸波材料进行的研究显示 以超细镍粉、 碳化硅粉体和环氧玻璃 布制备的三层或四层结构吸波材料能 够大幅度改善单体材料的吸波性能, 增加有效带宽, 获得较高的吸收峰值。 频率, 它们受 (TiZn) 联合取代量的影 响, 最终影响吸波性能。 (2 ) 碳纤维类: 将吸波材料设计 成透波层和吸波层两层结构。 透波层: 玻璃纤维和环氧树脂复合, 添 加8 % 左右的乙炔碳黑。 吸波层: 镀镍的碳纤 维与环氧树脂复合, 添 加1 0 % 或2 0 % 的铁氧体[3] 。 降低电阻率, 纤维表面大量的游离碳 也促进了电阻率的降低, 从而可以获 得具有所需吸波性能的材料。
石墨烯在电磁屏蔽与吸波材料方面的应用及研究进展

的材料, 只有 1 Q・ c m; ⑤常 温 下石
墨烯 电子 迁移 率 比纳米碳 管或硅 晶体
高, 超过 1 5 0 0 0 c m2 / V・ s [ 1 0 】 。 与传统材
料相 比 , 石墨烯 可 以突破原有 的局 限, 成为 有效 的新 型 吸波剂 , 满 足 吸波材
碍 了 电子信 息工业 稳 定发展 。 有效 解 决这 一 问题 的方 案 , 是研 发 出能够 吸
值、 最 有 效 的战术 突 防手 段。 可见 , 电 磁屏 蔽与 吸波材料在 民事 及军事领 域 都 有重要 的应用价值 。 碳系 材料一直是 电磁屏蔽 与吸波 材料研究 的重要内容。 在碳系材料 中, 对
m・ K; ④石墨烯为 目前世上 电阻率最小
较公认 的评 价方法是基于 传输线理论
靳和 料产必 N O . 9 2 0 1 3● 日 殂
I E丑 F O C U S
俞 书宏等 采用 水 热法 以三 乙酰 王 超 等 “ 川分 别 将 氧 化 石 墨 烯
来计 算 吸波 强度 , 也 称 为 反射 损 耗 ( Re f l e c t i o n L o s s , RL ) 。
R L = 2 0 1 o g l ( z . 一 ) / 《 z + ) I
Z Z o √ ii t a n l { . / c ) }
式 中 : Z 。 —— 自 由 空 间 阻 抗 ;
好 的磁性 能 。 付永胜 等 以水/ 溶剂 热
性粒 子再 将G O还原 成石 墨烯 更有 利
料对 “ 薄、 轻、 宽、 强” 的要 求 。 因此 ,
屏蔽与吸收 已经有相 当广泛 的研究。 作 为一种新型碳 材料 , 石 墨烯 比碳纳米管 更有 可能成为一种 新型有效 的 电磁屏 蔽或微波吸收材料 。 主要原因包 括以下 几个方面 : ①石墨烯是由碳原子组成 的
新型电磁干涉屏蔽与吸波材料研发成功

商业领袖奖颁奖庆典在深圳 隆重举行 , 施 耐德 电气 中国投 资有 限公 司 中国区 总裁杜华君荣膺 2 0 0 8年 “ 年度 中国最 佳商业领袖 ”大奖 。 次评 奖的 目的在 此 于认 可并表 彰在 当今瞬 息万变 的中 国 商业环 境下 取得 巨大商 业成就 的商界
领袖 。
他 们 正 在 以坚
据介绍 , 究人 员利用有序介孔碳 研 材料取代常见 的碳纤维 、 碳纳米管 、 石
和创造价值 。 在经过有关专家及组织的 严格而科学的评测, 以及对入围企业家 在战略发展、领导风格、社会道德感和 责任心、 创新项 目及 C O的个人管理理 E 念, 以及公司所取得的财政业绩等方面 的综合考评 , 包括真功夫全球华人餐饮
而 帮 助 用 户最 大程 有 二 十年的时间, 曾在 多 个 国 家 负责 施 耐 德
新型 电磁 干涉 屏蔽 与 吸波材 料研发成功
据来 自中 国科 学 院上 海硅 酸 盐
研究所的消息, 由研 究 员 刘 茜 课 题 组 与
已经 达 到 10亿 人 民 币。 9
潘裕柏课题组共 同合作 , 在电磁干涉屏 蔽与 吸波材料研究上取得创新成果 , 该
研 究 工 作 已 发 表 在 A v n e dacd
F n to a a e i l u c in lM t r a s杂志上 ,并得 到了很高 的评价 , 为该材料 在电磁波 认 的干涉屏 蔽和吸 收领域 显示 出 良好 的
波段处 , 该材 料对微波 的吸收占复合材 料总屏蔽效率贡献的 8 . % 7 5。 这种材料还有一个更多的优点, 其 材料制备方法 比较简单, 不需要复杂的 设备, 对于产 品的市场普通起着至关重 要的作用。
读者服务卡编号 0 3 2 口
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。
吸波材料可行性研究报告

吸波材料可行性研究报告一、引言吸波材料是一种可以吸收电磁波的材料,被广泛应用于军事、通信和航空航天等领域。
随着电磁波技术的快速发展,吸波材料的需求量也在增加。
因此,对吸波材料的可行性进行研究具有重要的意义。
二、研究目的本研究旨在探讨吸波材料在吸收电磁波方面的性能及其在实际应用中的可行性,为吸波材料的设计和制备提供参考。
三、研究方法1、文献调研:对吸波材料的相关文献进行调研,了解吸波材料的定义、分类、性质以及在吸波方面的应用情况。
2、实验研究:选择几种常见的吸波材料进行实验研究,测试其在不同频率下的吸收性能,分析吸波效果。
3、数据处理:对实验数据进行处理和分析,根据吸波效果评估吸波材料的性能。
四、研究内容1、吸波材料的定义和分类吸波材料是一种能够将电磁波转化为热能或其他形式能量而起到吸波作用的材料。
根据其吸波机制和性能,可以将吸波材料分为电磁屏蔽材料、介质吸收材料和导电性吸收材料等。
2、吸波材料的性能分析(1)导电性吸收材料:导电性吸收材料是利用导电性物质对电磁波进行吸收的材料,其吸波效果与导电性能相关。
在实验中,我们选择了常见的金属粉、碳黑等导电性物质进行制备,并测试其吸波效果。
(2)介质吸收材料:介质吸收材料是利用介质对电磁波进行吸收的材料,其吸波效果与介质的介电性能相关。
在实验中,我们选择了介电常数较高的介质材料进行制备,并测试其吸波效果。
3、吸波材料的应用吸波材料在军事领域中被广泛应用,用于隐身飞机、雷达装备等方面。
在通信和航空航天领域中,吸波材料也起到重要作用,保障通信设备和导航系统的正常运行。
五、研究结论通过对吸波材料的实验研究和性能分析,我们得出以下结论:1、导电性吸收材料能够较好地吸收电磁波,但其导电性能会对吸波效果产生影响。
2、介质吸收材料具有较好的吸波性能,对不同频率的电磁波均有吸收效果。
3、吸波材料在军事、通信和航空航天等领域均有广泛应用前景,具有较高的发展潜力。
六、研究展望未来,我们将继续深入研究吸波材料的吸波机制和性能,开发更多新型吸波材料,提高吸波效果和应用范围,推动吸波材料的发展和应用。
半导体材料的电磁波吸收与电磁屏蔽研究

半导体材料的电磁波吸收与电磁屏蔽研究引言:半导体材料在现代电子行业中起着至关重要的作用,其电磁波吸收与电磁屏蔽性能的研究对于提升电子设备的性能和可靠性具有重要意义。
本文将探讨半导体材料在电磁波吸收与电磁屏蔽方面的研究进展与应用,旨在为相关领域的研究人员提供参考和借鉴。
1. 电磁波吸收材料的分类电磁波吸收材料可以根据其成分和结构特点进行分类。
较常用的分类方式有以下几类:1.1 电磁波吸收材料的化学成分分类根据材料的化学成分,电磁波吸收材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料如铁、铜等具有较好的导电性能,可用于有效吸收电磁波。
非金属材料如陶瓷、橡胶等则具有一定的介电性能,也可以实现电磁波吸收。
而复合材料则是由不同的成分组合而成,具有更广泛的应用领域。
1.2 电磁波吸收材料的结构特点分类根据材料的结构特点,电磁波吸收材料可分为吸波吸收材料、多层吸波材料和微波吸收材料。
吸波吸收材料通过增加材料的能量耗散机制来实现电磁波吸收,常用的吸波材料有磁性材料、介电材料等。
多层吸波材料则是通过多次反射和多次吸收实现电磁波的吸收,适用于高频范围。
微波吸收材料则是指在微波频率范围内能够吸收电磁波的材料,常见的如碳纳米管等。
2. 电磁波吸收与半导体材料的关系半导体材料具有良好的电学和热学性能,广泛应用于电子行业。
在电磁波吸收方面,半导体材料的特性可以进一步优化电子设备的功能和性能。
2.1 砷化镓(GaAs)材料的电磁波吸收研究砷化镓材料是一种广泛应用于光电子领域的半导体材料。
研究表明,在特定条件下,砷化镓材料能够吸收近红外波段的电磁波,其吸收效率较高,具有潜力应用于红外与太赫兹频段的探测器和传感器。
2.2 硅(Si)材料的电磁波吸收研究硅材料作为半导体行业中最为常见的材料之一,其电磁波吸收性能对电子器件的性能有着重要影响。
研究表明,纳米结构的硅材料能够实现对可见光波段的强吸收,有望用于光电转换和太阳能电池等方面。
特色研究报告:低维电磁功能材料研究进展

特色研究报告:低维电磁功能材料研究进展摘要:电磁功能材料在军事隐身、信息对抗等国防军工以及电磁辐射防护、微波通信等民用技术领域有着广阔的应用前景。
特别是,低维电磁功能材料具有独特的电磁特性,在电磁波吸收与屏蔽、通信与成像、传感与检测等方面受到越来越多的关注。
总结了曹茂盛研究小组在低维电磁功能材料方面取得的重要研究进展,主要包括碳纳米管、石墨烯、碳化硅、氧化锌、过渡金属及其化合物、多铁材料等。
系统论述了低维材料的电磁响应,包括电荷输运、偶极极化、磁共振、磁涡流等。
重点总结了在电磁响应方面提出的重要的模型和公式,包括电子跳跃(EHP)模型、聚集诱导电荷输运(AICT)模型、类电容结构、等效电路模型以及等效串联电路方程和电导网络方程等。
揭示了低维材料电磁响应与电磁屏蔽和吸收之间的重要联系,即电磁能量转换机制,包括极化弛豫和电荷输运协同竞争机制以及界面散射、微电流、微天线辐射和介质弛豫的竞争协同作用等。
最后,深入剖析了该领域的发展进程,提出了该领域面临的重大挑战,并预测了未来的研究方向。
关键词:低维材料;电磁响应;能量转换;电磁特性;电磁屏蔽;微波吸收电磁功能材料支撑着电子科学和信息工程的发展,是信息、通讯、能源、医学、航空航天、军事等各个领域技术研发的重要基础。
例如,超长波(λ=104~105 m)导航系统可用于海上定位和通信;中短波(λ=1~103 m)手机收发器能让我们足不出户便知天下事;太赫兹、红外及X射线探测器和成像装置被广泛应用于医疗检测和军事装备领域。
随着科学技术的发展,高性能电磁功能材料研发将成为今后科学界新的研究热点之一,未来电磁功能材料和器件的创新将给人类带来更多意想不到的惊喜。
低维电磁功能材料的研发推动了全球高新技术领域的进步。
新的物理效应,新的电磁响应机制和电磁性能,新的低维材料以及多元化、微小型化和智能化的新型电磁器件,为电磁波吸收与屏蔽、探测与传感、成像、开关与滤波、光学与光电等领域的发展带来了无限的活力。
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。
石墨烯在电磁屏蔽与吸波材料方面的应用及研究进展

石墨烯在电磁屏蔽与吸波材料方面的应用及研究进展石墨烯是由碳原子以六边形晶格形式排列而成的一种二维材料,其具有独特的结构和性质,因此在电磁屏蔽与吸波材料领域具有广泛的应用前景。
石墨烯具有出色的电导率,高可伸缩性和优异的力学性能,使其成为一种理想的电磁屏蔽和吸波材料。
石墨烯作为电磁屏蔽材料,能够有效地阻挡和反射电磁波的传播,具有良好的电磁屏蔽性能。
石墨烯的单层结构使其具有很高的电导率,使其在电磁屏蔽中能够快速地消除电磁波的能量,从而有效地降低电磁辐射对周围环境和人体的伤害。
此外,石墨烯还具有极高的力学强度和韧性,可以制成具有强度和韧性的电磁屏蔽材料,能够承受较大的外力而不易破裂。
石墨烯在吸波材料方面的研究也取得了一系列进展。
通过控制石墨烯的结构和化学成分,可以实现对其在特定频率范围内的电磁波的吸收。
石墨烯材料可以在广泛的频率范围内实现高吸波性能,包括可见光、红外光和微波等。
此外,石墨烯还可以结合其他吸波材料来增强吸波性能。
例如,通过将石墨烯与金属或聚合物复合,可以实现更高效的电磁波吸收。
近年来,研究人员还将石墨烯与其他材料相结合,以进一步提高电磁屏蔽和吸波性能。
例如,将石墨烯与氧化物、金属或聚合物复合,形成具有多层结构的复合材料,能够在各个频率范围内实现优越的电磁屏蔽性能。
这些复合材料能够同时具备石墨烯的优点和其他材料的特性,从而提高电磁屏蔽和吸波效果。
此外,石墨烯与纳米材料的复合也是电磁屏蔽和吸波材料研究的一个热点。
通过控制纳米材料的形貌、尺寸和含量,可以实现更好的电磁波阻抗匹配,从而提高吸波性能。
例如,将石墨烯与二维过渡金属碳化物MXene复合,可以显著提高电磁波吸收能力。
这种复合材料具有大量的界面,能够增加电磁波与材料之间的相互作用,从而提高吸波性能。
总的来说,石墨烯在电磁屏蔽和吸波材料方面具有巨大的应用潜力。
通过不断地探索石墨烯的性质和与其他材料的复合,可以开发出更高效、更可靠的电磁屏蔽和吸波材料。
电磁吸波材料研究进展

电磁吸波材料研究进展引言:随着科技的不断进步,电磁吸波材料作为一种能够吸收和衰减电磁波的材料,日益受到人们的。
电磁吸波材料的研究对于提高电磁设备的性能、降低电磁干扰以及保护人体健康等方面具有重要意义。
本文将详细介绍电磁吸波材料的基本原理、研究现状和发展前景,以期为相关领域的研究提供参考。
电磁吸波材料的基本原理:电磁吸波材料主要通过磁导率、介电常数和电阻率等参数来吸收电磁波。
磁导率是衡量材料对磁场响应能力的参数,介电常数则反映了材料在电场下的响应能力,而电阻率则决定了材料对电磁波的损耗能力。
常见的电磁吸波材料包括金属吸波材料、碳基吸波材料、导电高分子吸波材料等。
金属吸波材料如铁、镍、钴等,具有高磁导率和介电常数,能够吸收大量的电磁波。
但是,金属吸波材料的电阻率较低,容易导致电磁波的反射和二次辐射。
碳基吸波材料如石墨、碳纤维等,具有高导电性和介电常数,能够吸收一定量的电磁波。
但是,碳基吸波材料的磁导率较低,吸收效果有限。
导电高分子吸波材料如聚酰亚胺、聚苯胺等,具有高导电性和磁导率,能够吸收电磁波。
然而,导电高分子吸波材料的稳定性较差,使用寿命较短。
电磁吸波材料的研究现状:电磁吸波材料在各个领域都有广泛的应用,如电磁屏蔽、隐身技术、微波器件等。
在军事领域,电磁吸波材料可以用于降低舰船、飞机等军事目标的雷达反射面积,提高其隐身性能。
在民用领域,电磁吸波材料可以用于手机、电脑等电子设备的电磁屏蔽,减少电磁辐射对人体的影响。
目前,国内外对于电磁吸波材料的研究主要集中在新型材料的研发、制备方法的改进以及应用领域的拓展等方面。
研究者们不断探索新的电磁吸波材料,如纳米吸波材料、复合吸波材料等,以获得更好的吸收性能和更广泛的应用。
电磁吸波材料的发展前景:随着科技的不断进步,电磁吸波材料的研究也将不断深入。
未来,电磁吸波材料将朝着以下几个方向发展:1、高性能化:研发具有更高吸收率和更宽吸收频带的电磁吸波材料,以满足不同领域的需求。
电磁屏蔽与吸波材料的研究进展

电磁屏蔽与吸波材料的研究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内外研究进展与应用。
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发展,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,而且对身体健康也有危害。
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健康。
目前广播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,移动电话的电磁波辐射等已经引起人们的广泛关注。
因此,世界上一些发达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,达到突袭的目的。
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设中的重要作用,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。
2电磁屏蔽和吸波材料的原理电磁屏蔽是指应用屏蔽技术限制电磁波从一侧空间向另一侧空间传播。
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。
电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术

电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术引言:随着电力电子技术的迅速发展和广泛应用,电磁干扰问题日益突出。
电力电子器件的电磁屏蔽材料和技术的研究与应用成为了解决该问题的关键。
本文将深入探讨电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术,以期为相关领域的研究人员和工程师提供一些有价值的参考。
1. 电磁屏蔽材料的需求与特性电力电子器件中的电磁屏蔽材料的主要需求是有效地减少电磁干扰,提高设备的抗干扰性能。
电磁屏蔽材料应具备以下特性:电导率高、磁导率高、低吸波性能、机械强度高。
为满足这些需求,研究人员开发了各类电磁屏蔽材料,如金属材料、导电高分子材料、导电陶瓷材料等。
2. 金属材料的应用金属材料是电力电子器件电磁屏蔽的常用材料,具有较高的电导率和磁导率,能够有效地吸收和分散电磁辐射。
常见的金属材料包括铜、铝和钢材等。
在设计电力电子器件时,可以采用金属外壳、金属屏蔽罩和金属接地等方式,以实现电磁屏蔽的效果。
3. 导电高分子材料的研究进展导电高分子材料是电力电子器件电磁屏蔽材料的重要发展方向。
这类材料同时具备导电性和高分子材料的工艺性能,能够灵活地制备出各种形状和尺寸的电磁屏蔽结构。
研究人员通过掺杂导电填料、改性高分子基体以及表面导电涂层等方法,提高了导电高分子材料的电导率和磁导率,进一步提升了电磁屏蔽性能。
4. 导电陶瓷材料的应用领域导电陶瓷材料在电力电子器件的电磁屏蔽中发挥着独特的作用。
陶瓷材料因其结构特殊和化学成分的选择灵活性,具备高温稳定性和较高的电导率特性,适用于高温和高功率的电力电子器件。
导电陶瓷材料可以作为电磁屏蔽元件的基板和填充材料,提供有效的电磁屏蔽效果。
5. 其他电磁屏蔽技术除了电磁屏蔽材料之外,一些其他的电磁屏蔽技术也被广泛研究和应用于电力电子器件中。
例如,电磁屏蔽结构的优化设计、接地技术的改进和电磁屏蔽封装技术的提升等都可以提高电力电子器件的电磁兼容性。
结论:电力电子器件的电磁屏蔽材料与技术对于提高设备的抗干扰性能具有重要作用。
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。
高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究

高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究一、概述随着现代电子技术的飞速发展,电磁辐射问题日益突出,电磁屏蔽和吸波材料在军事、航空航天、通信、电子设备等领域的应用越来越广泛。
碳基电磁屏蔽及吸波材料因其轻质、高强度、高导电性、高导热性、良好的化学稳定性等优点,受到了广泛关注。
高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究不仅有助于解决日益严重的电磁污染问题,而且对于推动新材料领域的发展具有重要意义。
目前,高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究主要集中在碳纳米管、石墨烯、碳纤维等碳材料的应用上。
这些碳材料具有优异的电磁性能,如高电导率、高电磁屏蔽效能、良好的吸波性能等,使得它们在电磁屏蔽和吸波领域具有广阔的应用前景。
高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的制备技术仍然面临一些挑战,如制备工艺复杂、成本较高、性能稳定性等问题。
本文旨在探讨高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究进展,分析其制备技术、性能特点以及应用前景。
通过综述相关文献,本文旨在为高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研发和应用提供理论支持和参考。
同时,本文还将探讨未来高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的发展趋势和挑战,以期推动该领域的研究和发展。
1. 电磁辐射污染问题的严重性随着现代科技的飞速发展,电磁辐射污染问题日益凸显,成为亟待解决的环境污染问题之一。
电磁辐射污染主要来源于各类电子设备、通信设施、广播电视塔等,它们在工作过程中会产生不同频率的电磁波,对周围环境造成污染。
这种污染不仅会影响人类健康,如引发头痛、失眠、记忆力减退等症状,还可能对电子设备产生干扰,影响其正常运行。
电磁辐射污染问题的严重性不容忽视。
一方面,随着电子产品的普及和通信技术的快速发展,电磁辐射污染的范围和强度不断扩大,对人类健康的潜在威胁日益加剧。
另一方面,电磁辐射还可能对生态环境造成长期影响,如影响植物生长、干扰动物迁徙等。
研究和开发高性能的电磁屏蔽及吸波材料,对于减少电磁辐射污染、保护人类健康和生态环境具有重要意义。
电磁超材料的设计及其吸波性能的研究

电磁超材料的设计及其吸波性能的研究一、本文概述电磁超材料,作为一种人工设计的复合材料,近年来在电磁学领域引起了广泛关注。
其独特的电磁特性使得超材料在吸波、隐身、增强电磁波传播等多个方面展现出巨大的应用潜力。
特别是在吸波性能方面,电磁超材料能够实现对特定频率电磁波的高效吸收,因此在电磁防护、雷达隐身等领域具有重要的应用价值。
本文旨在深入研究电磁超材料的设计原理及其吸波性能。
我们将对电磁超材料的基本概念和分类进行介绍,阐述其与传统材料的区别和优势。
随后,我们将重点探讨电磁超材料的设计方法,包括材料组成、结构设计和制备工艺等方面的内容。
在此基础上,我们将通过实验和模拟手段,研究不同设计参数对电磁超材料吸波性能的影响,并优化其性能表现。
本文还将对电磁超材料在实际应用中的挑战和前景进行讨论。
通过对电磁超材料吸波性能的研究,我们期望能够为相关领域的科技进步和产业发展提供有益的参考和指导。
二、电磁超材料的设计原理电磁超材料,也称为电磁超构材料或电磁元胞材料,是一类具有特殊电磁性质的人工复合材料。
其设计原理主要基于微观结构的调控和优化,实现对电磁波传播行为的独特控制。
这些材料通过人工构造特定的亚波长单元结构,如开口谐振环、金属线、分形结构等,以调控电磁波的振幅、相位、极化状态和传播方向。
在设计电磁超材料时,首先需要对电磁波在材料中的传播行为有深入的理解。
这包括电磁波在材料中的反射、透射、散射以及吸收等过程。
通过调整材料的介电常数和磁导率,可以实现电磁波在材料中的特定行为,如隐身、聚焦、偏转等。
电磁超材料的设计还需要考虑材料的结构和组成。
亚波长单元结构的形状、尺寸、排列方式等因素都会对电磁波的响应产生影响。
例如,通过调整开口谐振环的尺寸和排列方式,可以实现对特定频率电磁波的强吸收。
材料的组成也是设计的重要因素,包括基体材料的选择、填充物的种类和含量等。
电磁超材料的设计还需要考虑实际应用的需求。
不同的应用场景对电磁超材料的性能要求不同,如隐身、通信、传感等领域对电磁超材料的需求各不相同。
木基电磁屏蔽

林业工程学报,2024,9(2):14-22JournalofForestryEngineeringDOI:10.13360/j.issn.2096-1359.202302013收稿日期:2023-02-17㊀㊀㊀㊀修回日期:2023-06-28基金项目:茂名实验室自主科研项目(2022ZD002);广东省基础与应用基础研究青年基金(2022A1515110008)㊂作者简介:林秀仪,女,副教授,研究方向为生物质功能复合材料㊂通信作者:胡传双,男,教授㊂E⁃mail:cshu@scau.edu.cn木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展林秀仪1,2,戴振华1,韦喻译1,徐江涛1,胡传双1,2∗(1.华南农业大学材料与能源学院生物质材料与能源教育部重点实验室,广州510642;2.岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心,茂名525032)摘㊀要:生命健康㊁精密仪器和国防信息等领域对电磁屏蔽/吸波材料均有迫切的需求,但传统金属基电磁屏蔽/吸波材料存在屏蔽效能质量比低㊁易造成二次环境污染和屏蔽机理单一等不足,而新型碳基纳米电磁屏蔽/吸波材料制备烦琐㊁价格昂贵㊂木材及其衍生品具有多级孔结构㊁强重比高㊁绿色低碳㊁易加工㊁可再生等天然优势,开发轻质㊁环境友好的木基电磁屏蔽/吸波材料逐渐成为研究热点㊂系统分析和讨论了国内外木基电磁屏蔽/吸波材料的研究进展,介绍了电磁屏蔽材料的基本概念和原理,对比了涂层型㊁填充型㊁碳化型3种制备方法的特点及适用范围,总结了制备工艺㊁孔隙结构㊁导电/磁性填充组分等因素对电磁屏蔽和吸波性能的影响,并分析了木基电磁屏蔽/吸波材料中的电磁屏蔽机理和吸波机制,以及木质材料的各向异性结构对屏蔽性能的调控机制,最后对木基电磁屏蔽/吸波材料的未来发展趋势和研究重点进行了展望,可为木基电磁屏蔽/吸波材料的研发提供一定参考㊂关键词:木材;电磁屏蔽;电磁波吸收;木基屏蔽材料;木基吸波材料中图分类号:X5㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:2096-1359(2024)02-0014-09Researchprogressofwood⁃basedelectromagneticinterferenceshielding/waveabsorbingmaterialsLINXiuyi1,2,DAIZhenhua1,WEIYuyi1,XUJiangtao1,HUChuanshuang1,2∗(1.KeyLaboratoryforBiobasedMaterialsandEnergyofMinistryofEducation,CollegeofMaterialsandEnergy,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China;2.MaomingBranch,GuangdongLaboratoryforLingnanModernAgriculture,Maoming525032,China)Abstract:Lifehealth,precisioninstruments,andnationaldefensesafetyseekforthehighperformanceandgreenelec⁃tromagneticshielding/waveabsorbingmaterials.However,traditionalmetal⁃basedmaterialshavedrawbacksoflowshieldingeffectiveness⁃to⁃densityratio,secondaryenvironmentalpollution,andsingleshieldingmechanism.Mean⁃while,carbon⁃basednanomaterialsarecomplextoprepareandexpensive.Woodanditsderivativeshavenaturalad⁃vantagessuchasmulti⁃levelporestructure,highstrength⁃to⁃weightratio,environmentalfriendliness,easyprocessing,andrenewability.Asaresult,theyhavebeenconsideredassuitablematerialsfordevelopinglightweight,environmentallyfriendlyelectromagneticshielding/waveabsorbingmaterials.Thisreviewfirstintroducedthebasicprinciplesofelectromagneticshieldingandwaveabsorption,andelucidatedtherelationshipbetweenrelevantelectro⁃magneticparametersandshieldingperformance.Thecharacteristicsandapplicationofthreecommonpreparationmeth⁃odswerecompared,includingcoating,filling,andcarbonization.Thecoating⁃typedepositsdifferentconductivelayertothesurfaceofthewood,whichisfacileandabletomaintainthehigh⁃strengthofwood,buttheperformanceishighlydependentonthecoatingmaterial.Filling⁃typeistoaddtheconductiveormagneticfillerintothewoodenstruc⁃ture,anddelignificationisalsoappliedforbetterdistributionofconductiveormagneticcomponents.Itcanbeusedinthewearableelectronicdevice,butthepreparationiscomplex.Carbonization⁃typereferstoheatthewoodtotempera⁃turesabove800°Cforobtainingconductiveskeleton,andconductiveormagneticcomponentsareaddedtofurtherim⁃provetheperformance.Althoughhighperformancecanbeachieved,theirmechanicalpropertiesarepoor.Thisreviewthensummarizedtheeffectsofpreparation,porestructure,andconductive/magneticcomponentsontheelectromag⁃neticshielding/waveabsorbingperformance.Theperformanceusuallyincreaseswiththeelectricalandmagneticcon⁃ductivity,thus,theadditionoftheconductiveormagneticcomponentsisoftenappliedtoimprovetheperformance.㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展Theorthotropicstructureofthewood⁃basedmaterialsalsomanipulatestheelectromagneticshieldingmechanism,hencetheshieldingperformancealongthegraindirectionandperpendiculartothegraindirectionisdifferent.Themainwaveabsorbingmechanismisthemulti⁃internalreflectionofelectromagneticinsidethepores,henceporousstructureandporosityplayavitalroleinimprovingtheperformance,andlow⁃densitywoodspeciesischosen.Finally,thede⁃velopmenttrendandresearchfocusofwood⁃basedelectromagneticinterferenceshielding/waveabsorbingmaterialsisprospected.Thisstudycanprovidethebackgroundinformationforthefuturedevelopmentofthewood⁃basedelectro⁃magneticinterferenceshielding/waveabsorbingmaterials.Keywords:wood;electromagneticinterferenceshielding;electromagneticwaveabsorption;wood⁃basedelectromagneticshieldingmaterial;wood⁃basedabsorbingmaterial㊀㊀电子设备的普及和5G/6G通信技术的发展带来了日益严重的电磁辐射污染,不仅影响电子元件的工作寿命,甚至威胁人类健康㊂电磁辐射已经成为继水污染㊁大气污染㊁噪声污染之后的第四大公害㊂同时,随着商用㊁雷达监测和军事应用等应用场景日益复杂化,科研人员对电磁防护材料的探索逐渐深入㊂为满足下一代电磁防护的要求,亟须发展可用于高频率和宽频率覆盖的电磁屏蔽和吸波材料㊂传统的金属基电磁屏蔽材料表现出优异的屏蔽性能,但其高密度和较差的耐腐蚀性限制了实际使用[1]㊂为顺应电磁屏蔽㊁吸波材料轻量化和稳定性的趋势,新兴的纳米材料如碳纳米管㊁石墨烯已经引起了广泛的关注㊂然而,一些新兴的碳基纳米屏蔽和吸波材料制备过程复杂㊁价格昂贵,且以不可再生的化石资源为原料,不利于环境的可持续发展㊂此外,新兴的MXene材料结合了金属的卓越导电性和碳基材料的高化学稳定性,被认为是很有前途的电磁屏蔽材料[2],但是合成MXene材料的原材料MAX相的价格昂贵,主流的合成方法需使用氢氟酸蚀刻MAX相,危险性较高[3]㊂作为一种丰富的天然材料,木材拥有独特的分层多孔结构,从细胞壁的纳米尺度延伸到树干的宏观尺度㊂木材的孔道可视为微型波导,电磁波入射到木基材料表面时,根据波导理论,当波长大于波导横截面长度的两倍时,微波会在波导内衰减,木材较小的横截面尺寸将有利于更快地衰减微波[4]㊂另外,木基材料与人造的纳米纤维素⁃MXene仿生气凝胶[5]㊁Ti3C2Tx空心微球[6]多孔材料相比,直接利用木材天然多孔结构的制备过程更加简便和高效㊂木材及其衍生品还具有强重比高㊁绿色低碳㊁易加工㊁可再生等优势,使其成为电磁屏蔽/电磁波吸收材料的主要基材㊂探索开发性能优异的木基电磁屏蔽/吸波材料应用于家装家居㊁健康防护㊁信息保护㊁军事㊁国防安全等领域,具有非常广阔的应用前景㊂为缓解不可再生资源的压力,减轻电磁辐射对人体健康及各方面的危害,拓宽木材的应用前景,探索绿色高效的可再生电磁屏蔽/吸波材料尤为关键㊂将木材作为电磁屏蔽/吸波复合材料的基材,能够充分利用木材结构的天然优势,为构建绿色电磁屏蔽/吸波材料提供可能[7-8]㊂1㊀电磁屏蔽简介1.1㊀电磁屏蔽原理电磁屏蔽是利用屏蔽材料反射或吸收电磁波,从而阻拦电磁波的传播㊂通常用屏蔽效能(SE)来评估材料衰减电磁波的能力,其值用分贝(dB)表示㊂根据Schelkunoff理论,屏蔽材料的主要机理包括反射损耗(SER)㊁吸收损耗(SEA)和多重反射损耗(SEMR)㊂反射损耗是电磁波与屏蔽材料表面自由电荷之间相互作用的结果,与界面处的波阻抗有关㊂吸收损耗反映屏蔽材料将电磁波能量转换为热能的能力,主要取决于电导损耗和极化弛豫㊂一般当屏蔽效能值大于10dB时,多重反射损耗可以忽略[9]㊂进入屏蔽材料的电磁波主要通过介电损耗和磁损耗进一步吸收㊂反射损耗和吸收损耗的和为总屏蔽效能(SET)[10],民用标准需大于30dB[11]㊂1.2㊀吸波材料工作原理吸波材料需具备良好的匹配性和衰减性,不仅使入射电磁波能够最大程度地进入吸波材料内部,且能使电磁波能量快速衰减㊂常用反射损耗评估材料的吸收性能,根据电磁波传输线理论,反射损耗(RL)㊁阻抗匹配(Z)和衰减常数(α)定义为[12]:RL=20lg(Zin-Z0)(Zin+Z0)(1)Z=ZinZ0=μrεrtanhj2πfdcæèçöø÷μrεréëêêùûúú(2)α=2πfcˑ(μᵡεᵡ-μᶄεᶄ)+(μᵡεᵡ-μᶄεᶄ)2+(μᶄεᵡ+μᵡεᶄ)2(3)51林业工程学报第9卷式中:Zin㊁Z0㊁d㊁εr㊁μr㊁f和c分别为吸波材料输入阻抗㊁自由空间阻抗㊁样品厚度㊁复介电常数(εr=εᶄ-jεᵡ)㊁复磁导率(μr=μᶄ-jμᵡ)㊁频率和光速;εᶄ和εᵡ为复介电常数的实部和虚部;μᶄ和μᵡ为复磁导率的实部和虚部㊂εᶄ代表材料对电荷能量的储存能力,εᵡ代表材料对电荷能量的损耗能力㊂类似地,μᶄ代表材料对磁能量的储存能力,μᵡ代表材料对磁能量的损耗能力㊂阻抗匹配(当Z接近1时)表明大部分入射电磁波能进入吸波材料内部而不在其表面发生反射,即材料表面的输入阻抗与自由空间的特征阻抗尽可能地接近[13]㊂RL值越小说明其吸波性能越好㊂1.3㊀电磁损耗机制1.3.1㊀介电损耗极化弛豫损耗和传导损耗是决定介电损耗的两个因素[14]㊂传导损耗强度(εcᵡ)的计算公式为[15]:εcᵡ=σπε0f(4)式中,σ㊁ε0㊁f分别为电导率㊁真空介电常量㊁频率㊂通过式(4)可知,提高电导率可改善传导损耗㊂极化弛豫主要来自电荷的局部移动和交变电磁场中的偶极矩变化[16]㊂离子和电子极化通常发生在相对较低的频率区域[17];电子或原子极化在超高频[18];在微波区,偶极子存在于多组分材料系统的晶体缺陷或界面上,相应的极化被称为界面极化[19]㊂1.3.2㊀磁损耗磁损耗由旋磁涡流㊁磁滞损耗㊁阻尼损耗和磁后效应等组成,主要来源是和磁机制相似的磁畴壁位移㊁磁畴转向以及磁畴自然共振等[20]㊂微波区有效的磁损耗形式为涡流损耗和自然铁磁[21]㊂磁性材料可以响应外部改变的磁场并形成感应涡流,产生的相应损耗叫涡流损耗[22]㊂涡流损耗涉及从磁场到电能的能量转换,通过式(5)可知,涡流损耗(Co)与屏蔽材料的厚度㊁磁导率㊁电导率等相关[23]㊂Coʈ2πμ0μᶄ2σD2f3=μᵡ(μᶄ)-2f-1(5)式中,D㊁μ0㊁σ分别为屏蔽材料的厚度㊁真空磁导率㊁电导率㊂如果涡流只是涡流损耗的结果,则Co应该为常数,不随频率发生改变[24]㊂但感应涡流会辐射反向磁场,尤其是在磁性金属上,导致最大趋肤深度降低,进而导致微波吸收能力降低㊂然而,当电导率较低时,CoFe2O4㊁Fe3O4和NiFe2O4等磁性氧化物中产生的涡流损耗有利于电磁波的吸收㊂因此,涡流损耗是否有助于微波吸收取决于材料的电导率[25]㊂2㊀木基电磁屏蔽材料木基电磁屏蔽材料的制备方法可分为三大类:涂层型㊁填充型㊁碳化型㊂3种制备方法的优缺点如表1所示[26⁃35]㊂表1㊀木基电磁屏蔽材料常见的制备方法和优缺点Table1㊀Commonpreparationmethodsandadvantages/disadvantagesofwood⁃basedelectromagneticshielding/waveabsorbingmaterials制备方法优点缺点主要参考文献涂层型制备方法简便设备昂贵㊁涂层材料成本高;复杂形状时难以大规模实施[26-29]填充型复合方式丰富导电导磁材料分布不均匀;制备过程复杂烦琐[30-31]碳化型导电性优异碳化过程能耗大;反射机理主导,二次污染严重[32-35]2.1㊀涂层型木基屏蔽材料2.1.1㊀化学镀东北林业大学李坚院士团队在2005年开始对木材基材展开非钯活化化学镀的探索[26],如NaBH4溶液活化[36]㊁γ⁃氨丙基三羟基硅烷(APTES)活化[27]㊂镀层材料也逐渐向多元化发展,包括Cu[37]㊁Ni⁃P[26,38]㊁Ni⁃Cu⁃P[39]㊁Ni⁃Fe⁃P[40]等,上述木基电磁屏蔽材料在1.5GHz的SE值约为60dB㊂镀层的复合结构对屏蔽性能的提升有显著作用㊂Guo等[41]和Pan等[42-45]构建了Ni/木材/Ni(图1)㊁木材/Cu⁃Fe3O4@Graphene/Ni㊁Cu⁃Ni多层木基复合材料,在300kHz 3GHz,SE值达到90dB以上㊂通过不断深入地研究,木基化学镀屏蔽材料也朝多功能的方向前进㊂Xing等[46]将微米级别的铜颗粒镀到木材表面,不仅获得良好的电磁屏蔽能力,还具有自清洁性能和超疏水性能㊂化学镀法可获得优异电磁屏蔽性能,且不受材料形状及大小限制,在复杂木材表面也能形成导电层;然而化学镀所用溶液稳定性差,且镀层易脱落㊂61㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展图1㊀Ni/木材/Ni复合材料屏蔽机理示意图Fig.1㊀ShieldingmechanismofNi/wood/Nicomposite2.1.2㊀磁控溅射磁控溅射是一种物理气相沉积技术㊂常德龙等[47-48]发现在磁控溅射镀膜前用异佛尔酮二异氰酸酯的MF3型异氰酸酯树脂封闭能提升镀膜质量,设置磁控溅射镀膜参数为真空度10-2 10-4MPa㊁靶材温度200ħ㊁溅射时间100s,能够在木材表面形成连续且稳定的金属薄膜镀层㊂该木基屏蔽材料在30MHz 1.5GHz频段的SE值大于30dB㊂磁控溅射技术具有操作简单㊁控制方便㊁镀膜稳定性高等优点,但是磁控溅射设备昂贵,且样品尺寸受限㊂2.1.3㊀其他涂层型除镀层型木基电磁屏蔽材料外,还有喷涂㊁刷涂方式的涂层型木基电磁屏蔽材料㊂Cheng等[49]在透明木材基材上喷涂纳米银线/MXene复合材料来构建三明治复合材料,发现该材料不仅具有良好的电磁屏蔽性能,而且在可见光范围内表现出28.8%的最大透光率㊂Wei等[28-29,50]系统地研究了3种涂覆方法(真空辅助浸渍㊁喷涂和刷涂)对MXene/Wood复合材料电磁屏蔽性能的影响(图2),结果表明,刷涂法能够提供一个平坦且连续的MXene层,因此在MXene沉积量较少时就能形成有效的导电网络㊂当MXene的沉积量为1.41mg/cm2时,该复合材料的SE值为40.5dB(X波段)㊂表面涂覆方法操作简便,对样品大小㊁设备要求低,但是涂层与木材基材的结合强度还有待提高㊂图2㊀涂覆方式对MXene/木材复合材料性能的影响Fig.2㊀EffectsofcoatingmethodsontheMXene/woodcomposites2.2㊀填充型木基屏蔽材料原位聚合方法是制作填充型木基屏蔽材料的有效技术手段㊂He等[51]在木材中原位聚合导电聚苯胺,通过改变掺杂剂的浓度,木材/聚苯胺复合材料的电导率为2.57ˑ10-5 9.53ˑ10-3S/cm,其SE值为30 60dB(10MHz 1.5GHz)㊂在未处理的木材上较难均匀填充导电材料,脱木素处理可使木材的纤维素纤维暴露出来,有利于导电材料的均匀交联复合㊂Chen等[52]在脱木素处理后的木材中原位聚合聚苯胺,电导率可达0.22S/cm,是未进行脱木素处理的23倍㊂Gan等[30]先脱木素再原位聚合聚吡咯(图3),木材通道被一层相互连接的71林业工程学报第9卷聚吡咯紧密地包裹,电导率高达0.39S/cm,在X波段的SE值为58dB㊂真空加压浸渍也可以改善木材中导电组分的分布,例如MXene㊁碳纳米管等[53-57]㊂Zhu等[55]将木材气凝胶真空加压浸渍于MXene溶液中,经脱木素㊁浸渍MXene㊁热压机致密化处理所得的MX⁃ene/木材复合膜的SE可达72dB,还显示出卓越的阻燃性能和自熄效应[56]㊂木基气凝胶或者薄膜材料可应用于传感器和可穿戴设备等方面[53],拓展了木材的使用范围㊂填充型木质电磁屏蔽材料具有良好的稳定性和耐久性,但由于导电材料难以在木材内部均匀沉积,往往需要和脱木素或者碳化法结合使用,因此制备过程较为复杂㊂图3㊀木材/聚吡咯复合材料Fig.3㊀Wood/polypyrrolecompositesmaterials2.3㊀碳化型木基屏蔽材料2.3.1㊀碳化木木材在惰性气体中碳化后可获得导电性,同时保留分层多孔结构,有利于电磁波的多次反射,碳化木在电磁屏蔽领域具有竞争力㊂Zhao等[32]发现碳化木的屏蔽性能具有各向异性,在横切面和弦切面的SE值分别为54.9和46.4dB(K波段)㊂除此之外,碳化木的孔径结构和角度取向也会影响电磁屏蔽性能㊂Dai等[34-35]通过改变木材的压缩率得到不同孔径的碳化木,压缩率为40%的碳化木在K波段显示出卓越的电磁屏蔽效果,最高可达71.69dB㊂其电磁屏蔽机理如图4a所示,当碳化木的纹理方向与入射电磁波电场方向的夹角由90ʎ(垂直)转向0ʎ(平行)时,平均SE值从29dB升高到77dB(图4b)㊂该研究为通过结构实现电磁屏蔽性能的实时调控提供灵感㊂2.3.2㊀碳化木/导电组分复合材料将碳化木与导电材料(MXene㊁CNT㊁V2AlC等)复合能够进一步提升导电性能和电磁屏蔽性能㊂Yuan等[58]将碳化木浸泡在纳米银线溶液中得到WCM@N⁃G@AgNWs,其在X波段的SE值超过60dB㊂Liang等[33]在碳化木的多孔结构中填充a)不同孔径碳化木的电磁屏蔽机理;b)具有不同电场⁃木纹夹角的碳化木电磁屏蔽示意图㊂图4㊀电磁屏蔽机理Fig.4㊀EMIshieldingmechanismMXene气凝胶,在0.197g/cm3的密度下SE值高达71.3dB(X波段)㊂Zheng等[59]在聚多巴胺涂覆的脱木素基材上原位引入银纳米粒子,然后在850/1200ħ下进行碳化,最后嵌入环氧树脂基体中,导电聚多巴胺和银纳米粒子的引入使得X波段的电磁屏蔽性能大幅提升㊂Huang等[60]以碳化木材(CW)为模板制备V2AlC@CW,当太赫兹波(0.6 1.6THz)传输到V2AlC@CW的表面时,高电子密度的V2AlC涂层可反射太赫兹波,SE值可达55dB㊂此外,CW和V2AlC可以诱发有效的界面极化,从而增强太赫兹波的损耗能力,剩余的太赫兹波则在通道中内部反射而进一步耗散㊂2.3.3㊀碳化木/磁性组分复合材料磁性粒子(Ni㊁Fe2O3㊁Co等)和碳化木复合能够提升碳化木复合材料的石墨化程度,从而提升其电导率㊂Zheng等[61]和Cheng等[62]制备Ni/碳化木和Ni@NCNT/碳化木,在X波段中的SE值分别为50.8和73.7dB㊂Zhao等[63]在碳化木骨架上进行镍离子还原和碳纳米管原位生长,构建磁性泡沫CW@Ni@CNTs,屏蔽机制以吸收为主,该磁性碳泡沫的屏蔽性能可以通过应用电压来调节,此设计推动了电压驱动方式的探索㊂Li等[64]通过原位微波辅助热解的方法,得到磁性氧化铁(γ⁃Fe2O3)纳米颗粒/多孔碳(PC)复合材料,γ⁃Fe2O3/PC在X波段的SE值为44.80dB㊂Ma等[65]在木材上原位生长ZIF⁃67,然后在1000ħ下进行碳化,以制备Co/C@WC复合材料,其在X波段下的SE值为43.2dB,此外还表现出隔音㊁耐温和良好的机械性能㊂81㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展2.3.4㊀其他碳化木复合材料碳化木还能制备成薄膜材料,增加其应用范围㊂超薄木片经压缩㊁碳化㊁原位生长ZIF⁃8后可得到具有密集层状网络结构的导电碳化木膜,该材料在X波段的平均SE值为46dB,并且表现出优异的焦耳热性能[66]㊂碳化木还可作为导电组分填充入高分子基材中㊂Shen等[67]将1200ħ处理的碳化木加入环氧树脂基材,当厚度为2mm时,在X波段的平均SE值为27.8dB㊂Zhou等[68]将石蜡和碳化木结合,在X波段的SE值为24.4dB㊂得益于良好的导电性,碳化型木基屏蔽材料具有宽频波段的优异屏蔽性能,然而屏蔽机理以反射为主;此外,碳化后木材的强度降低,且制备过程需要较高的温度,成本较高㊂3㊀木基电磁波吸收材料3.1㊀介电损耗型木基吸波材料介电损耗型木基吸波材料的吸波性能主要由电导率决定,同时还需提高阻抗匹配,使电磁波可以入射到材料内部㊂Zhu等[55]制备的MXene/Wood气凝胶在垂直于木材生长方向表现出电磁波吸收特性,由于MXene(Ti3C2TX)与自由空间之间合适的阻抗匹配和较强的电磁波耗散能力,MXene负载浓度的增加有利于拓宽吸收带宽,当负载质量浓度为6mg/mL时,有效吸收带宽覆盖整个X波段㊂导电材料的负载量和碳化温度都可以调控电导率㊂Xi等[4]基于天然杉木设计多孔碳化木,通过碳化温度的优化使得吸波性能最大化㊂当碳化温度为680ħ时,其RLmin值达到68.3dB,有效吸收带宽为6.13GHz㊂3.2㊀磁损耗型木基吸波材料磁性材料填充主要用于电磁波的吸收,磁性粒子和木材的耦合能引发磁性相关的极化,有助于增加电磁波的吸收损耗㊂其吸波性能与填充的磁性粒子大小㊁排布方式㊁负载量等因素有关㊂Lou等[31]通过真空加压浸渍的方法在木材上原位合成Fe3O4纳米粒子来制备磁性木材,RLmin为-64.26dB,有效吸收带宽为5.20GHz㊂Xu等[69]将磁性Fe3O4/ZIF⁃67粒子嵌入木基气凝胶中,合成一种轻型可压缩的木基吸波材料,RLmin为-23.4dB,有效吸收带宽为3.50GHz㊂3.3㊀介电损耗和磁损耗结合型木基吸波材料面对日益复杂的电磁环境,单一吸收机制的吸波材料不能满足高性能吸波材料的要求,吸波材料的研究热点趋向多吸收机制结合㊂导电的碳化木可提供介电损耗,磁损耗则来源于填充的磁性粒子㊂Dong等[70]和Hu等[71]在碳化木上原位生成MnO纳米棒,归因于碳化木和MnO纳米棒之间的协同效应以及分级结构,该复合材料在10.4GHz时的RLmin为-51.6dB,有效吸收带宽为14.2GHz㊂碳化木与磁性材料(如Fe/Co[72-73]㊁Ni/Co[74])多元耦合还可以制造界面缺陷,增加界面极化㊁偶极化和磁损耗等,进一步吸收入射电磁波㊂复合材料的结构设计也是提高电磁波吸收的途径㊂Xiong等[72]以碳化木的平行通道为 果皮 ,MOF衍生的纳米笼作为 果肉组织 ,嵌入纳米笼的FeCo纳米合金作为 种子 ,制备类似番茄的分层多孔结构FeCo/C@WC(图5)㊂微孔碳化木和碳纳米笼使复合材料具有优良的分层介电耦合网络,同时,均匀分散的FeCo纳米颗粒增强了对碳质基底的磁损耗,提高了阻抗匹配㊂图5㊀番茄状分层多孔的FeCo/C@WCFig.5㊀Tomato⁃likelayeredporousFeCo/C@WC木基电磁波吸收材料的吸波性能主要取决于填充的导电㊁导磁材料性质和负载量,碳化木可以作为载体材料和各种新型纳米吸波粒子复合㊂如果碳化温度或导电性太高,会导致阻抗失配,因此碳化温度需要控制在一定范围内㊂4㊀木基电磁屏蔽/吸收材料的发展趋势㊀㊀面对日益严重的电磁污染问题,亟须探索轻质㊁可再生的电磁屏蔽/吸波材料㊂木材不仅资源丰富,还具有独特的分层多孔结构㊂将木材作为基材,通过和导电㊁导磁材料耦合,复合结构设计等手段制造木基电磁屏蔽/吸波材料,可为构建绿色电磁屏蔽材料提供有效途径㊂根据研究现状,对木基电磁屏蔽/吸波材料的未来研究展望如下:1)与导电组分复合制备的木基屏蔽材料性能优异,但高电导率导致阻抗失配使得电磁波以反射为主,从而造成电磁波的二次污染㊂因此,需深入91林业工程学报第9卷研究微观结构对屏蔽性能的影响机理,从追求高电导率转为通过结构的优化提高阻抗匹配和屏蔽性能㊂2)当前,5G通信主要在微波频段(3 26.5GHz),未来6G通信将会进入太赫兹频段(95GHz 3THz)㊂针对不同频段的通信技术和日益复杂的电子设备,为满足下一代电磁防护的要求,亟须发展高频率和宽频段覆盖的木基电磁屏蔽/吸波材料㊂3)为满足未来复杂的应用场景,还应研究木基电磁屏蔽/吸波材料对环境的适应性,例如环境稳定性㊁耐低/高温性能㊁阻燃性等;同时开发更多功能,拓宽木基电磁屏蔽材料的应用前景,如在散热器㊁电热转化器㊁传感器等不同领域的应用㊂参考文献(References):[1]JALALIM,DAUTERSTEDTS,MICHAUDA,etal.Electro⁃magneticshieldingofpolymer⁃matrixcompositeswithmetallicnanoparticles[J].CompositesPartB:Engineering,2011,42(6):1420-1426.DOI:10.1016/j.compositesb.2011.05.018.[2]LIUJ,ZHANGHB,SUNRH,etal.Hydrophobic,flexible,andlightweightMXenefoamsforhigh⁃performanceelectromagnetic-interferenceshielding[J].AdvancedMaterials,2017,29(38):1702367.DOI:10.1002/adma.201702367.[3]SHAHZADF,ALHABEBM,HATTERCB,etal.Electromag⁃neticinterferenceshieldingwith2Dtransitionmetalcarbides(MXenes)[J].Science,2016,353(6304):1137-1140.DOI:10.1126/science.aag2421.[4]XIJB,ZHOUEZ,LIUYJ,etal.Wood⁃basedstraightwaychannelstructureforhighperformancemicrowaveabsorption[J].Carbon,2017,124:492-498.DOI:10.1016/j.carbon.2017.07.088.[5]ZENGZH,WANGCX,SIQUEIRAG,etal.Nanocellulose⁃MXenebiomimeticaerogelswithorientation⁃tunableelectromagneticinterferenceshieldingperformance[J].AdvancedScience,2020,7(15):2000979.DOI:10.1002/advs.202000979.[6]ZHANGYL,RUANKP,ZHOUK,etal.ControlleddistributedTi3C2Txhollowmicrospheresonthermallyconductivepolyimidecompositefilmsforexcellentelectromagneticinterferenceshielding[J].AdvancedMaterials,2023,35(16):2211642.DOI:10.1002/adma.202211642.[7]ZHUHL,LUOW,CIESIELSKIPN,etal.Wood⁃derivedma⁃terialsforgreenelectronics,biologicaldevices,andenergyappli⁃cations[J].ChemicalReviews,2016,116(16):9305-9374.DOI:10.1021/acs.chemrev.6b00225.[8]CHENCJ,KUANGYD,ZHUSZ,etal.Structure⁃property⁃functionrelationshipsofnaturalandengineeredwood[J].NatureReviewsMaterials,2020,5(9):642-666.DOI:10.1038/s41578-020-0195-z.[9]IQBALA,KWONJ,KIMMK,etal.MXenesforelectromagneticinterferenceshielding:experimentalandtheoreticalperspectives[J].MaterialsTodayAdvances,2021,9:100124.DOI:10.1016/j.mtadv.2020.100124.[10]李小晴,江文正,李文珠,等.炭含量对竹炭/高密度聚乙烯复合材料电磁屏蔽和力学性能的影响[J].林业工程学报,2022,7(1):130-136.DOI:10.13360/j.issn.2096-1359.202104045.LIXQ,JIANGWZ,LIWZ,etal.Effectofcarboncontentonshieldingandmechanicalpropertiesofbamboocharcoal/HDPEcomposites[J].JournalofForestryEngineering,2022,7(1):130-136.[11]赵福辰.电磁屏蔽材料的发展现状[J].材料开发与应用,2001,16(5):29-33.DOI:10.19515/j.cnki.1003-1545.2001.05.009.ZHAOFC.Developmentofelectromagneticshieldingmaterials[J].DevelopmentandApplicationofMaterials,2001,16(5):29-33.[12]娄志超,孙晋强,陆弘毅,等.浸渍法制备磁性木材的磁性和电磁波吸收性能[J].林业工程学报,2017,2(4):24-29.DOI:10.13360/j.issn.2096-1359.2017.04.004.LOUZC,SUNJQ,LUHY,etal.Fabricationofmagneticwoodanditsmagneticandelectromagneticwaveabsorptionprop⁃erties[J].JournalofForestryEngineering,2017,2(4):24-29.[13]雷海,朱震庭,潘璐,等.三维多孔电磁屏蔽材料研究进展[J].化工新型材料,2023,51(2):20-23.DOI:10.19817/j.cnki.issn1006-3536.2023.02.005.LEIH,ZHUZT,PANL,etal.Researchprogressonthree⁃di⁃mensionalporouselectromagneticshieldingmaterials[J].NewChemicalMaterials,2023,51(2):20-23.[14]XIEPT,LIHY,HEB,etal.Bio⁃gelderivednickel/carbonnanocompositeswithenhancedmicrowaveabsorption[J].JournalofMaterialsChemistryC,2018,6(32):8812-8822.DOI:10.1039/C8TC02127A.[15]HEGH,DUANYP,PANGHF.Microwaveabsorptionofcrys⁃tallineFe/MnO@Cnanocapsulesembeddedinamorphouscarbon[J].Nano⁃MicroLetters,2020,12(1):57.DOI:10.1007/s40820-020-0388-4.[16]HOUTQ,JIAZR,DONGYH,etal.Layered3Dstructurede⁃rivedfromMXene/magneticcarbonnanotubesforultra⁃broadbandelectromagneticwaveabsorption[J].ChemicalEngineeringJour⁃nal,2022,431:133919.DOI:10.1016/j.cej.2021.133919.[17]SHURW,WUY,ZHANGJB,etal.Facilesynthesisofnitro⁃gen⁃dopedcobalt/cobaltoxide/carbon/reducedgrapheneoxidenanocompositesforelectromagneticwaveabsorption[J].CompositesPartB:Engineering,2020,193:108027.DOI:10.1016/j.compositesb.2020.108027.[18]JIACL,ONODAS,NAGAOSAN,etal.Bondelectronicpolar⁃izationinducedbyspin[J].PhysicalReviewB,2006,74(22):224444.DOI:10.1103/physrevb.74.224444.[19]HUANGJJ,ZHANGY,MAT,etal.Correlationbetweendie⁃lectricbreakdownstrengthandinterfacepolarizationinBariumstrontiumtitanateglassceramics[J].AppliedPhysicsLetters,2010,96(4):042902.DOI:10.1063/1.3293456.[20]LVHL,JIGB,LIANGXH,etal.Anovelrod⁃likeMnO2@Feloadingongraphenegivingexcellentelectromagneticabsorptionproperties[J].JournalofMaterialsChemistryC,2015,3(19):5056-5064.DOI:10.1039/C5TC00525F.[21]JIAK,ZHAOR,ZHONGJC,etal.PreparationandmicrowaveabsorptionpropertiesofloosenanoscaleFe3O4spheres[J].JournalofMagnetismandMagneticMaterials,2010,322(15):2167-2171.DOI:10.1016/j.jmmm.2010.02.003.[22]WANGZZ,ZOUJP,DINGZH,etal.MagneticandmicrowaveabsorptionpropertiesofNimicrocrystalswithhierarchi⁃calbranch⁃likeandflowers⁃likeshapes[J].MaterialsChemistryandPhysics,2013,142(1):119-123.DOI:10.1016/j.matchemphys.2013.07.003.[23]LVHL,YANGZH,PANHG,etal.Electromagneticabsorp⁃02㊀第2期林秀仪,等:木基电磁屏蔽/吸波材料研究进展tionmaterials:currentprogressandnewfrontiers[J].ProgressinMaterialsScience,2022,127:100946.DOI:10.1016/j.pmatsci.2022.100946.[24]PANGH,PANGWH,ZHANGB,etal.Excellentmicrowaveabsorptionpropertiesoftheh⁃BN⁃GO⁃Fe3O4ternarycomposite[J].JournalofMaterialsChemistryC,2018,6(43):11722-11730.DOI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电磁屏蔽材料的制备和性能研究

电磁屏蔽材料的制备和性能研究随着电子设备的普及和使用,电磁波的污染逐渐成为心病,特别是在一些需要高精度和高可靠性的地方,电磁辐射会对设备起到影响。
电磁屏蔽技术就是为了解决这个问题而生的。
电磁屏蔽材料是电磁屏蔽技术的重要组成部分,这种材料能够吸收和反射电磁波,从而达到屏蔽的目的。
电磁屏蔽材料的制备方法有很多种,如热压、注塑、挤出和贴合等。
其中,热压法是一种效果较好的制备方法。
其步骤包括将金属粉末或金属细丝与聚合物混合,将混合物热压成薄片,最后再进行表面处理。
这样制备出来的材料不仅起到了屏蔽电磁波的功能,还可以提高材料的耐热性和耐寒性。
在电磁屏蔽材料的制备过程中,材料的性能也是需要考虑的内容之一。
电磁屏蔽材料的性能是指材料在电磁波频率范围内的反射、吸收和透射等特性。
这些特性的大小往往受到电磁波频率、材料的厚度和成分等因素的影响。
电磁屏蔽材料的性能研究是电磁屏蔽技术的重要研究方向之一。
这项研究可以帮助我们更好地了解电磁波在材料中的行为,从而为材料的制备和使用提供更好的指导。
目前,关于电磁屏蔽材料的性能研究已经有了很多的成果。
其中,电磁波吸收材料是电磁屏蔽材料中的一个重要分支。
电磁波吸收材料的作用是将电磁波转化为热能,从而进行吸收。
这种材料通常由导电和磁性材料组成。
实验结果表明,电磁波吸收材料的吸波效果与材料的结构和成分密切相关。
除了电磁波吸收材料外,电磁屏蔽材料还包括电磁波反射材料和电磁波透射材料。
电磁波反射材料的作用是将电磁波反射回原来的方向,从而达到屏蔽的目的。
这种材料的反射率是其性能的重要指标。
电磁波透射材料则可以将电磁波透过材料,但是对其进行了削弱。
这种材料的性能主要取决于其透过率和透射损失。
总的来说,电磁屏蔽材料是屏蔽电磁波的重要手段之一。
其制备方法和性能研究已经有了很多的进展。
然而,随着电子设备的不断更新,电磁屏蔽材料的研究与改进也需要不断推进。
只有持续的探索和研究,才能够更好地满足生产和生活中对电磁屏蔽的需求。
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电磁屏蔽和吸波材料
1、引言
随着现代电子工业的快速发展,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,而且对身体健康也有危害。
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采用各种屏蔽材料对电磁辐射进行有效阻隔与损耗。
吸波功能材料的研究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减少或消除雷达、红外等对目标的探测。
世界上多个国家相继展开了对战机、巡航导弹、舰艇等军事用吸波材料的研究。
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,因而其研究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基本原理
材料对电磁波屏蔽和吸收的程度用屏蔽效能(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)未被表面反射而进入屏蔽体内的电磁波被屏蔽材料吸收的衰减; (3)进入屏蔽体内未被吸收衰减的电
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多次反射衰减。
屏蔽效能可用下式表示:
SE T = SE R+ SE A+ SE M(1)
式中:SE R表示反射损失,SE A表示吸收损失,SE M表示多次反射损失。
2.2吸波材料的基本物理原理
吸波材料的基本物理原理是,材料对入射电磁波实现有效吸收,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。
波阻抗匹配特性即创造特殊的边界条件是入射电磁波在材料介质表面的反射系数r 最小,从而尽可能的从表面进入介质内部。
衰减特性是指进入材料内部的电磁波因损耗而被迅速吸收。
损耗大小,可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。
要提高介质吸波效能,其基本途径是提高介质电导率,增加极化“摩擦”和磁化“摩擦”,同时还要满足阻抗匹配条件,使电磁波不反射而进入介质内部被吸收。
3、常见电磁屏蔽材料的分类及特点
3.1电磁屏蔽涂料
电磁屏蔽涂料是由导电填料、树脂黏结剂、溶剂和添加剂组成,根据填料的不同,可分为碳系、银系、铜系和镍系电磁屏蔽涂料等。
近年来,在导电涂料领域的一个热门课题是对复合导电涂料的研究。
其中镍在这方面具有较高的应用价值。
其一是高导电镀层可以镀覆于镍填料自身的表面;其二是镍可以镀覆于其它材料表面。
研究表明,镀镍
石墨是较有发展前途的,它可以得到比纯石墨高得多的导电性,而且成本要比纯镍填料低,这种产品对屏蔽涂料技术带来了巨大冲击。
3.2电磁屏蔽塑料
电磁屏蔽塑料可分为表层导电型屏蔽塑料和填充型屏蔽塑料。
表层导电型屏蔽塑料是利用贴金属箔、金属熔融喷射和非电解电镀等方法在塑料表面获得很薄的金属层,从而达到屏蔽的目的。
它具有导电性好,屏蔽效果佳等特点,但是其金属薄复合层或镀层在使用和加工过程中容易剥离,性能较差,因此使用较少。
填充型复合屏蔽用填料一般有金属粉、金属纤维、炭黑、碳纤维、导电玻璃纤维及一些高分子纤维(PAN纤维,聚苯胺纤维等)等。
4、常见吸波材料的分类及特点
吸波材料按材料的吸波损耗机理可分为电阻型、电介质型和磁介质型。
吸波材料的性能主要取决于吸波剂的损耗吸收能力,因此吸波剂的研究一直是吸波材料研究的重点。
目前主要有以下几种吸波材料。
4.1 铁氧体吸波材料
铁氧体吸波材料具有吸收强、频带宽及成本低等特点,但是它的密度大,耐高温性能差。
4.2 纳米吸波材料
纳米吸波材料是指材料的组分特征尺寸在0.1~100 nm 之间的材料。
它具有段吸收频带宽、兼容性好、质量轻、厚度薄等特点。
4.3 多晶铁纤维吸波材料
多晶铁纤维吸波材料包括铁、镍、钴及其合金纤维。
它的吸波机理是
涡流损耗和磁滞损耗。
多晶铁纤维具有独特的形状各向异性,可在很宽的频带内实现高吸收,而且它是一种轻质的吸波材料。
4.4 导电高聚物
导电高聚物是由共主链的绝缘高分子,通过化学或电化学的方法与掺杂剂进行电荷转移复合而成。
它具有密度小,结构多样,及独特的物理、化学性能。
4.5 等离子体隐身技术
5、结束语
基于对各种屏蔽材料的研究现状和应用前景的分析,电磁屏蔽材料的发展趋势为:(l)纳米材料因其独特的结构表现出许多特殊的性能,如奇特的磁性和对电磁波极强的吸收性.材料纳米化和纳米材料复合技术将成为未来电磁屏蔽材料发展的一个重要方向。
(2 )近年来,由于各种制膜工艺技术的进步,屏蔽材料逐渐从三维向低维方向发展。
薄膜屏蔽材料尤其是纳米薄膜屏蔽材料因其质量轻、厚度薄、吸收性好等优点而成为电磁屏蔽材料中发展最快的领域之一。
(3 )导电高聚物材料具有电导率高、质量轻、耐鹿蚀、成本低等优点,尤其是近年来采用各种方法改性后的导电高浓物材料,在溶解性和可加工性发面得到较大改扮,因而在电磁屏蔽领域拥有广阔的应用前景。
(4 )多层屏蔽结构材料的结构和材料的优化设计潜力大,综合屏蔽性能相对单层屏蔽结构材料有较大提高。
因而,屏蔽材料由单层结构向多层复合结构的发展是新型电磁屏蔽材料的一个发展趋势。
()5 在实际应用中,入射到
电磁屏蔽材料表面的电磁波大部分被反射,成为新的潜在干扰源,近年来出现的高吸收低反射电磁屏蔽材料则可克服这一弊端。
因而研制具有高吸收性能的损耗型电磁屏蔽材料将成为未来屏蔽材料发展的一个重要方向。