电磁屏蔽原理及电磁屏蔽玻璃
电磁屏蔽原理
利用这个特性，可以达到屏蔽电磁波，同时实现一定实体连通的目的。
方法是，将波导管的截止频率设计成远高于要屏蔽的电磁波的频率，使要屏蔽的电磁波在通过波导管时产生很大的衰减。
由于这种应用中主要是利用波导管的频率截止区，因此成为截止波导管。
截止波导管的概念是屏蔽结构设计中的基本概念之一。
常用的波导管有圆形、矩形、六角形等，它们的截止频率如下：矩形波导管的截止频率：f c=15×109 /l式中：l是矩形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，f c的单位是Hz。
圆形波导管的截止频率：f c=17.6×109 /d式中：d是圆形波导管的内直径，单位是cm，f c的单位是Hz。
六角形波导管的截止频率：f c=15×109 /w式中：w是六角形波导管的开口最大尺寸，单位是cm，f c的单位是Hz。
截止波导管的吸收损耗：落在波导管频率截止区内的电磁波穿过波导管时，会发生衰减，这种衰减称为截止波导管的吸收损耗，截止波导管的吸收损耗计算公式如下A=1.8×f c×t×10-9（1-（f/f c）2）1/2（dB）式中：t是截止波导管的长度，单位是cm，f 是所关心信号的频率（Hz），f c是截止波导管截止频率（Hz）。
如果所关心的频率f远低于截止波导管截止频率（f﹤f c/5），则公式化简为：A=1.8×f c×l×10-9 （dB）圆形截止波导管：A=32t/d（dB）矩形（六角形）截止波导管： A=27t/l （dB）从公式中可以看出，当干扰的频率远低于波导管的截止频率使，若波导管的长度增加一个截面最大尺寸，则损耗增加将近30分贝。
截止波导管的总屏蔽效能：截止波导管的屏蔽效能由吸收损耗部分加上前面所讨论的孔洞的屏蔽效能不能满足屏蔽要求时，就可以考虑使用截止波导管，利用截止波导管的深度提供的额外的损耗增加屏蔽效能。
16. 截止波导管的注意事项与设计步骤1）绝对不能使导体穿过截止波导管，否则会造成严重的电磁泄漏，这是一个常见的错误。
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
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。
电磁功能玻璃精选文档课件
未来发展方向
智能化
未来电磁功能玻璃将更加智能化， 能够实现自适应调节、远程控制
等功能，提高使用体验和节能效果。
环保化
随着环保要求的提高，电磁功能玻 璃将更加注重环保性能，如采用可 再生能源、减少废弃物排放等。
定制化
未来电磁功能玻璃将更加注重个性 化需求，可以根据客户需求定制不 同规格、性能的产品，满足不同领 域的应用需求。
随着环保意识的提高和新能源技术的推广，电磁功能玻璃 在节能减排、智能家居等领域的应用前景更加广阔。
技术挑战与机遇
技术挑战
电磁功能玻璃的生产技术要求高，需要解决 材料、工艺、设备等多方面的问题，同时还 需要满足各种性能指标的要求。
技术机遇
随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现， 电磁功能玻璃的生产成本逐渐降低，性能不
06
电磁功能玻璃的案例分析
应用案例一：智能窗户
总结词
智能窗户利用电磁功能玻璃的特性，实现自动调节光线 和温度的功能，提高居住的舒适度和节能效果。
详细描述
智能窗户通过采用电磁功能玻璃，能够根据外界光线和 温度的变化，自动调节窗户的透光率和隔热性能。在阳 光强烈时，窗户能够自动调暗，减少光线进入，同时保 持室内温度适宜。在阴雨天或夜间，窗户则能自动调亮， 让室内光线充足，提高居住的舒适度。此外，智能窗户 还能有效降低空调和取暖器的能耗，实现节能减排的效果。
应用案例三：显示技术
总结词
显示技术利用电磁功能玻璃的透明和可调节特性的结 合，实现高清晰度、高亮度和高对比度的动态显示效果。
详细描述
在显示技术领域，电磁功能玻璃的应用能够带来革命性 的变革。通过将电磁功能玻璃与显示技术相结合，可以 实现动态、可调节的显示效果，具有高清晰度、高亮度 和高对比度的特点。这种新型显示技术可以应用于各种 领域，如商业广告、展览展示、影视制作等，提供更加 生动、逼真的视觉体验。同时，由于其可调节的特性， 这种显示技术还可以根据环境光线和观看角度的变化自 动调节显示效果，提高观看舒适度和视觉效果。
科技馆中的物理知识
科技馆中的物理知识XXX(下载者可自行删除))一、华夏之光1、明代福船（1）简介：福船，是福建、一带尖底古海其船上平如衡。
浙江沿海船的统称。
下侧如刀，底尖上阔，首尖尾宽两头翘，这一船舶结构是中国在造船方面的一大发明，它提高船舶的抗沉性能，增加了远航的安全性能。
福船与广船、沙船和鸟船并列为中国古代四大船系。
（2）特点：一是首部尖，尾部宽，两头上翘，首尾高昂。
它的两舷向外拱，两侧有护板。
特别是福船有高昂首部，又有坚强的冲击装置，吃水又深，可达到四米，适合于作为战船。
二是船体高大，上有宽平的甲板、连续的舱口，船首两侧有一对船眼。
作为战船用的福船全船分四层，下层装土石压舱，二层住兵士，三层是主要操作场所，上层是作战场所，居高临下，弓箭火炮向下发，往往能克敌制胜。
科技馆中的物理知识XXX(下载者可自行删除))三是操纵性好，福船特有的双舵设计，在浅海和深海都能进退自如。
（3）帆：船只借助XXX的每一面所发生的气力沿着顶风方向移动.顶风面的正向气力(推力)和背风面的负向气力(拉力)合在一起形成了合力，这两种气力都感化于统一方向.在1738年，科学家XXX发现，气流速度与周围自由气流成比例增加，从而导致压力的降低，而这可令气流速度更快.这种情况在帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域.（4）尾舵尾舵是安装在轮船、潜艇或飞机上的一个小舵板，先有此控制较大的方向舵，从控制船或飞机的航行方向提供稳定性；保证飞机纵向和侧向平衡；发生俯仰和偏航阻尼力矩；安装升降舵和方向舵，操纵飞机飞行。
二、探究与发现科技馆中的物理知识XXX(下载者可自行删除))1、光路可见（1）简介：在卵形的可以沿轨道滑动器，内划分溶液、氢氧化铁（2）原理：当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”，这种现象叫XXX现象，也叫丁达尔效应（Tyndall effect）或者XXX现象、XXX效应、廷得耳效应在光的传播线映照到粒子时。
电磁波屏蔽膜原理
电磁波屏蔽膜原理
电磁波屏蔽膜使用了特殊的材料，可以有效地阻止电磁波的穿透。
其工作原理主要包括反射和吸收两个方面。
首先，电磁波屏蔽膜利用其表面的金属膜层反射电磁波。
金属薄膜由于其导电性能，可以有效地反射电磁波的能量，使其无法穿透膜层达到屏蔽的效果。
这样，当电磁波射向电磁波屏蔽膜时，金属薄膜会将大部分电磁波反射回原来的方向，从而降低了电磁波对膜层背后区域的穿透。
其次，电磁波屏蔽膜还通过吸收电磁波的能量来进一步屏蔽电磁波。
膜层中的吸波材料能够将电磁波转化为热能，并将热能散射出去，从而降低电磁波的能量。
这种方式可以有效地减少经过膜层的电磁波的强度，并阻止其进一步影响其他设备或人体。
综上所述，电磁波屏蔽膜通过反射和吸收的方式降低电磁波的穿透能力，达到屏蔽电磁波的目的。
它可以广泛应用于电子设备、通信设备、建筑物、医疗设备等领域，保护周围环境免受电磁波的干扰。
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。
阐述影响电磁屏蔽效能的因素
阐述影响电磁屏蔽效能的因素现代信息社会随着通信技术的发展，车载通信及电子对抗系统中集成的电气及电子设备越来越多，这些设备之间通过电磁场辐射和信号传导相互影响，使得电磁兼容问题成为系统设计和使用中必须面对的问题。
为保证设备正常工作，系统稳定可靠，电磁屏蔽设计必不可少。
电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播路径，从而消除干扰。
电磁屏蔽设计是车载系统电磁兼容设计的重要组成部分。
一.电磁屏蔽的概述电磁屏蔽主要是用来防止高频电磁场的影响，从而有效地控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播。
基本原理是采用低电阻值的导体材料，利用电磁波在屏蔽体表面的反射、在导体内部的吸收及传输过程中的损耗而产生屏蔽作用。
在处理电磁干扰问题的各种手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。
其最大好处是不会影响电路的正常工作。
故不需要对电路做任何修改。
电磁屏蔽的目的就是抑制電磁噪声的传播，使处在电磁环境中的仪器在避免电磁干扰（EMI）的同时也不产生电磁干扰，通常采用导电性、导磁性较好的材料把所需屏蔽的区域与外部隔离开来。
屏蔽体的有效性是用屏蔽效能来度量的，屏蔽效能定义为：在电磁场中同一地点没有屏蔽存在时的电磁场强度与有屏蔽时的电磁场强度的比值，它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。
二、影响屏蔽效能的因素电磁波在穿过屏蔽体时会发生能量损耗，具体可分为：反射损耗和吸收损耗。
反射损耗：当电磁波入射到不同介质的分界面时，因反射现象引起的电磁能量衰减称为反射损耗。
电磁波穿过屏蔽体的反射损耗应为两个界面上反射损耗的总和。
多次反射修正因子：电磁波在屏蔽体界面进行多次反射后，会有一部分泄漏到空间中。
应该考虑进屏蔽效能的计算，这就是多次反射修正因子。
在电磁屏蔽设计时，应注意以下问题：1、材料的导电性和导磁性越好，屏蔽效能越高，但实际中的屏蔽材料不可能兼顾这两方面。
工程实际中屏蔽材料的选择，应根据电磁干扰特点来决定侧重于导电性还是导磁性。
2、频率较低时，反射损耗是主要的屏蔽机理，应侧重选用导电率较高的屏蔽材料。
亚克力电磁屏蔽玻璃
亚克力有机屏蔽玻璃以其高抗振动、耐划伤等优越性能迅速得到广泛应用。结构：
亚克力有机屏蔽玻璃视窗是由两片（或多片）亚克力有机板、树脂及经特殊处理的屏蔽网在高温高压下合成。其中屏蔽丝网采用进口合金丝网，通过特殊工艺处理，对电磁干扰产生衰减，并具有高保真、高清晰不失真等特点。亚克力有机屏蔽玻璃视窗适用于有电磁兼容要求的所有窗口，具有防电磁干扰、防信息泄漏以及优越的抗振动和抗冲击性能，并具备良好的抗振动耐划伤特性。
30MHZ-2GHZ频段
丝网参数
屏蔽效能（db）
透光率(%)
产品应用
250目屏蔽网
75
45
主要用于CRT/LCD显示器、仪器、仪表窗口等。
200目屏蔽网
70
50
主要用于普通标准屏蔽室窗口等。
160目屏蔽网
65
60
主要用于屏蔽车窗、高标准屏蔽室窗等。
100目屏蔽网
55
70
主要用于液晶显示器、仪器、仪表窗口等。
亚克力有机屏蔽视窗按结构可分为：
普通亚克力有机屏蔽视窗、普通阶梯结构亚克力有机屏蔽视窗、导电边阶梯结构亚克力有机屏蔽视窗、曲面亚克力有机屏蔽视窗、加热亚克力有机屏蔽视窗、异型亚克力有机屏蔽视窗以及其他功能结构的亚克力有机屏蔽视窗。均可以在制作工艺支持下组合为多种结构类型的亚克力有机屏蔽视窗产品。
性能：
亚克力有机屏蔽玻璃视窗的机械性能：
表面硬度
4H-5H
热变形温度
大于100℃（1.8MPa）
拉伸强度
85Mpa光折射率20 NhomakorabeaV/mm
伸长率
2.2-4.5%（温变伸长率范围80℃-120℃）
表面硬化
表面硬化处理，耐划伤及光候腐蚀
窗用电磁屏蔽波导玻璃
全国性建材科技期刊——《玻璃》 2019年 第2期 总第329期0 引言普通中空玻璃用在民用和普通商业建筑的窗户上可以满足其采光通风的要求，但是对生活在高电磁辐射环境附近的居民来说，普通中空玻璃对电磁波基本上没有屏蔽作用。
随着商业的高速发展，行业之间的竞争也愈演愈烈，防止信息泄露和经济情报的泄密尤为重要。
对于一些特殊场所如保密会议室、公安、外交、情报等机要通讯部门，这些场所使用的窗户不仅仅需要具有一般窗户采光通风的功能，还要具有屏蔽电磁信号穿透的功能，以防止会议的保密信息（信号）向外泄露，这就需要找到一种能够兼顾电磁屏蔽和良好通风双重作用的解决方法。
电磁屏蔽波导玻璃是一种可以屏蔽电磁信号，同时又兼具通风作用的玻璃产品。
这种玻璃一般由两部分组成，屏蔽玻璃部分和起通风功能的蜂窝波导板部分。
该电磁屏蔽波导玻璃是在屏蔽玻璃上安装一个蜂窝波导板，用这种玻璃做成的窗户既能起到屏蔽电磁波的作用，同时又不影响室内通风。
1 电磁波对人体的危害民用和一般商业建筑的窗户玻璃都是采用普通中空玻璃，普通中空玻璃虽然可以起到一定的隔热、隔音作用，但是对电磁波基本上没有屏蔽作用。
电磁辐射虽然无色、无味、无形，但可以穿透包括人体在内的多种物质，较大能量的电磁辐射对人体有较大的影响，如使人出现头疼、心窗 用 电 磁 屏 蔽 波 导 玻 璃周琳琳（秦皇岛玻璃工业研究设计院有限公司 秦皇岛市 066004）摘 要 通过对电磁屏蔽玻璃屏蔽性能和截至波导理论的研究，制造了一种窗用电磁屏蔽波导玻璃。
该玻璃是一种既能屏蔽电磁波，又能保持通风且具有防止信息泄露及情报泄密的绿色建材产品。
关键词 玻璃 电磁波 电磁屏蔽 蜂窝波导板中图分类号：TQ171 文献标识码：A 文章编号：1003－1987（2019）02－00－03Waveguide Glass for Windows with Electromagnetic ShieldingZHOU Linlin（Qinhuangdao glass industry research and design institute Company Limited, Qinhuangdao, 066004）Abstract: Based on the study of shielding performance of electromagnetic shielding glass and the theory of cut-off waveguide, a electromagnetic shielding window glass is prepared . This glass is a kind of green building materials product which can not only shield electromagnetic wave,but also maintain ventilation, and also can prevent information disclose and intelligence leakage.Key Words: glass, electromagnetic wave, electromagnetic shielding, honeycomb waveguide plate46——————————基金项目：秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目资助（项目编号：201801B049）作者简介：周琳琳（1982-），女，河北博野人，高级工程师。
房子怎么装修以屏蔽电磁辐射？
房子怎么装修以屏蔽电磁辐射？电磁辐射对我们身体有危害这是无疑的，而很多人首先想到的是在装修时用一些屏蔽材料。
那么房子怎么装修以屏蔽电磁辐射呢？房子怎么装修以屏蔽电磁辐射电磁屏蔽就是利用导电及导磁材料将电磁辐射限制在某一规定时空范围内,或者通俗的说就是将是利用屏蔽体(具有屏蔽特殊功能的材料)阻止或衰减电磁骚扰能量的传输,是抑制电磁干扰的有效手段。
屏蔽材料通常有三种不同的机理进行衰减:一是在入射表面的反射衰减;二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的吸收衰减;三是在屏蔽体内的多次反射衰减。
将建筑房屋作为电磁辐射的一个屏蔽区域,人们首先考虑的就是利用具有吸收电磁波功能的混凝土和玻璃吸收室外的电磁波,其次就是利用具有吸收功能的胶合板、导电涂料和贴片吸收防护室内的电磁波。
电磁屏蔽混凝土混凝土是用量最大,用途最广的建筑材料,普通混凝土通过反射和吸收对电磁波具有一定的屏蔽效果,但屏蔽效果不好。
为了提高电磁屏蔽效能,通常在混凝土中添加电磁损耗物质(如纳米金属粉末、碳纤维、金属纤维等)后,其屏蔽性能会大大提高。
电磁屏蔽玻璃家居和办公用建筑为了采光和通气,不可能全部使用混凝土做墙体,这时需要使用透明玻璃装饰窗口。
普通玻璃不仅对可见光部分是透明的,对危害人体健康的高频电磁波也是透明的,如果使用电磁屏蔽玻璃就可以有效屏蔽高频电磁波。
电磁屏蔽木基复合材料除了混凝土,木材是建筑必不可少的用材之一,木材的美观、大方和舒适在家居与办公室内装修大受欢迎。
普通的木材是电的不良导体,对电磁波几乎没有屏蔽作用,但与一些金属或非金属复合以后,能产生一定的屏蔽效能。
木基复合电磁屏蔽材料与其它屏蔽材料相比,其废旧物可回收再生利用,不会产生二次污染,是一种环保的且有很好应用前景的新型电磁屏蔽材料。
目前,研究和应用较多的电磁屏蔽木基复合材料主要有填充型、表面镀金导电型和高温碳化型。
电磁屏蔽导电涂料电磁屏蔽涂料是由合成树脂、导电填料、溶剂配置而成,可将其涂敷于基材表面形成一层固化膜,从而产生电磁屏蔽效果。
电磁屏蔽技术原理概述
电磁屏蔽技术原理概述摘要：讨论了电磁屏蔽技术，包含电磁屏蔽的技术原理、屏蔽材料的性能与应用场合、屏蔽技术的注意事项、屏蔽效能的检测与特殊部位的屏蔽措施。
关键词：电磁屏蔽；屏蔽材料；屏蔽效能引言近几年来，随着电磁兼容工作的开展，电磁屏蔽技术应用得越来越广泛。
为了对电磁屏蔽技术有更深入的懂得，应当对屏蔽材料的性能与应用场合、屏蔽技术的注意事项、屏蔽效能的检测与特殊部位的屏蔽措施等进行更深入的探讨。
1 电磁屏蔽的技术原理电磁屏蔽是电磁兼容技术的要紧措施之一。
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同意值的一种措施；或者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同意值的一种措施。
1.1 静电屏蔽用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来，在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷，外侧出现与带电导体等量的正电荷，假如将金属屏蔽体接地，则外侧的正电荷将流入大地，外侧将不可能有电场存在，即带正电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。
1.2 交变电场屏蔽为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，能够在干扰源与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耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容与金属屏蔽体接地电阻之积。
只要设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。
电场屏蔽以反射为主，因此屏蔽体的厚度不必过大，而以结构强度为要紧考虑因素。
1.3 交变磁场屏蔽交变磁场屏蔽有高频与低频之分。
低频磁场屏蔽是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。
屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。
当然要与设备的重量相协调。
高频磁场的屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流的反向磁场来抵消干扰磁场而实现的。
1.4 交变电磁场屏蔽通常使用电导率高的材料作屏蔽体，并将屏蔽体接地。
它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰，又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。
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。
电磁屏蔽
摘要：随着电子产品的广泛应用以及电磁环境污染的加重，对其电磁兼容性设计的要求也越来越高，作为电磁兼容设计的主要技术一屏蔽技术的研究也就越显得重要了。
从电磁屏蔽技术原理出发，讨论了屏蔽体结构、屏蔽技术分类、屏蔽材料的选择以及所要遵循的原则，在电子设备实施具体的电磁屏蔽时提供了重要的依据。
关键词：电磁屏蔽；屏蔽材料；屏蔽原则从屏蔽技术而言，电场屏蔽技术与磁场屏蔽技术，既有许多相同的技术手段，又有其本质的不同屏蔽技术。
因此，若要对电子产品进行有效的电磁屏蔽，就必须对电场屏蔽、磁场屏蔽进行分类分析，这样对电子设备(系统)的电磁兼容设计也就越显得十分重要。
1 屏蔽分类屏蔽是利用屏蔽体(具有特定性能的材料)阻止或衰减电磁骚扰能量的传输，是抑制电磁干扰的重要手段之一 J。
屏蔽有两个目的：限制内部辐射的电磁能量泄漏；防止外来的辐射干扰进入。
根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下三大类。
1．1 电场屏蔽电场屏蔽主要是为了防止电子元器件或设备间的电容耦合，它采用金属屏蔽层包封电子元器件或设备，其屏蔽体采用良导体制作并有良好的接地，这样就把电场终止于导体表面，并通过地线中和导体表面上的感应电荷，从而防止由静电耦合产生的相互干扰。
电场屏蔽使金属导体内的仪器不受外部影响，也不会对外部电场产生影响，主要是为了消除回路之间由于分布电容耦合而产生的干扰，静电屏蔽只能消除电容耦合，防止静电感应，屏蔽必须合理地接地。
在实际应用中，屏蔽措施经常科学地与接地相互结合才能更好地发挥作用。
1．2 磁场屏蔽磁场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。
磁场屏蔽是把磁力线封闭在屏蔽体内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，为屏蔽体内外的磁场提供低磁阻的通路来分流磁场。
屏蔽体是用高导磁率材料，有效防止低频磁场的干扰。
其屏蔽效能主要取决于屏蔽材料的导磁系数，材料的磁导率愈高，磁阻愈小，屏蔽效果就愈显著。
磁场屏蔽又分为低频磁屏蔽和射频磁屏蔽。
电磁屏蔽典型应用PPT课件
排斥原干扰磁场，此法不适用于低频磁场屏蔽
一定频率后涡流不再随着频率升高，说明涡流
产生的反磁场已足以排斥原有的干扰磁场，从 而起到屏蔽作用。
Rs/L
频率
12
电磁屏蔽
时变电磁场中，电场和磁场总是同时存在的，通常所说的屏蔽，多指电 磁屏蔽。电磁屏蔽是指同时抑制或削弱电场和磁场。
电磁屏蔽一般也是指高频交变电磁屏蔽(10kHz ~ 40GHz)。 在频率较低（近场区，近场随着骚扰源的性质不同，电场和磁场的大小
有很大差别。
高电压小电流骚扰源以电场为主（电准稳态场－忽略了感应电压），磁 场骚扰较小（有时可忽略）。 低电压高电流骚 扰 源 以 磁 场 骚 扰 为 主（磁准稳态场－忽略了位 移电流），电场骚扰较小。 随着频率增高，电磁辐射能力增加，产生辐射电磁场，并趋向于远场骚 扰。远场骚扰中的电场骚扰和磁场骚扰都不可忽略，因此需要将电场和 磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。
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趋肤深度举例
相对（电导率，磁导率）：铜 （1, 1), 铝 （0.6, 1), 钢 ( 0.16, 200);
吸收损耗与入射电磁场（波）的种类（波阻抗）无关。
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多次反射修正因子的计算
电磁波在屏蔽体内多次反射，会引起附加的电 磁泄漏，因此要对前面的计算进行修正。
B = 20 lg ( 1 - e -2 t / )
说明： • B为负值，其作用是减小屏蔽效能 • 当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略 • 对于电场波，可以忽略
—对于电场波，反射损耗已很大了，进入屏蔽体的能量已经很小了， 所以可以忽略。
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综合屏蔽效能 (0.Βιβλιοθήκη mm铝板)屏蔽效能（dB）
250
150 平面波