导电塑料产品说明

电磁辐射的危害

近年来电力、电子技术的迅速发展促进了电磁波的广泛应用，各种频率的电磁波被分别用于无线电报、电话、广播、电视、雷达、医疗、通信等，几乎覆盖了现代人工作和生活的所有方面。电磁波的利用在给人们带来巨大便利的同时，也造成了人工电磁辐射的不断增加。

电磁辐射最严重的危害之一是会导致电磁干扰（EMI）。随着电子元器件的小型化、集成化、轻量化和数字化发展，各类电子电气设备极易受外界电磁波干扰而出现误动作、图像障碍以及声音障碍等，造成财产损失甚至导致重大事故。

传导/辐射干扰信号耦合通道

此外，电磁辐射产生的电磁污染还通过热效应、非热效应和累积效应对人体健康造成重大伤害，是看不见、摸不着的“隐形杀手”。电磁辐射已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪声污染之后的第四大环境污染源。

目前，世界各国相继开展了关于电磁辐射的各种研究，制定出相应的电子、电气设备电磁兼容标准以及人体电磁辐射防护标准。

电磁屏蔽原理

国际电工委员会IEC对电磁兼容（EMC）的定义是：系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他系统和设备造成干扰。

以上定义中的干扰就是指电磁干扰，它会引起设备、传输通道或系统性能下降。电磁兼容的技术关键就在于有效地控制电磁干扰，而电磁屏蔽技术是抑制电

磁干扰的主要手段之一，大部分电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。屏蔽方法的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路作任何的修改。

屏蔽前的电磁场

屏蔽后的电磁场 E 2H 2

电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁波的反射、吸收和引导作用，以屏蔽材料制成的屏蔽体将需要屏蔽的区域封闭起来形成电磁隔离，防止区域内干扰电磁场泄漏出去或区域外电磁场辐射进来，从而减弱和抑制电磁干扰。电磁屏蔽不仅对辐射干扰有良好的抑制效果，而且对静电干扰和传导耦合干扰的电容性耦合、电感性耦合均有明显的抑制作用。

电磁屏蔽的效果通常用屏蔽效能（SE ）表示。

SE ＝ R 1 ＋ R 2 ＋ A ＋ B

场强

距离

入射波

＝R ＋A ＋B

＝20lg[e t/δ•q/4 •（1-e -2|η|t）] (dB) 屏蔽体的屏蔽效能在低频时主要由屏蔽材料决定，在高频时则主要取决于屏蔽体上的孔洞和缝隙。

不锈钢纤维导电塑料

实际工作生活中，大量的电子产品采用高分子材料作为壳体材料，而高分子材料本身对电磁波不具有吸收或反射功能，这就需要对其进行电磁波屏蔽处理以降低电磁干扰。传统的屏蔽材料有金属材料、磁性材料、铁电材料、导电涂料、导电高分子材料等。这些材料的应用范围很广，但是往往存在成本高、使用有局限性、屏蔽效果不佳等缺点。在这样的市场需求下，填充型屏蔽功能复合材料被推入市场，并获得了极为广泛的应用。这类复合材料的屏蔽性能取决于导电填料的导电性以及它们之间的相互搭接程度。

不锈钢纤维导电塑料是一种填充型屏蔽功能复合材料，以高强超细不锈钢纤维与专用聚合物混合制成，再分散复合成导电塑料混合物，在混合物中形成立体导电网络，产生的法拉第笼效应提供优良的导电效果和电磁屏蔽功能，见图1。

图1 导电塑料中不锈钢纤维导电网络

在30MHz~5GHz频率范围内，其制成的屏蔽体可达到80dB以上的屏蔽效能，满足绝大多数电子、电气设备的电磁兼容性要求。这是由于不锈钢纤维导电性优越，在成型过程中不易折断，能保持较大的长径比，而且抗氧化性好，能保持导电性能持久稳定。

作为一种复合材料，不锈钢纤维导电塑料可与各种高分子材料混合注塑或造粒使用。因为不锈钢纤维在基体材料中分散均匀，选用适当的长径比，只需要很小的填充量便可使其相互搭接形成导电网络，不仅能保持基体材料原有的机械性能，还赋予其优越的导电和电磁屏蔽功能。不锈钢纤维导电塑料可根据设计要求加工成复杂的几何外形，并可用来填充极为细小的缝隙，减少电磁泄漏。

产品特色/优点

利用不锈钢纤维导电原理及不锈钢纤维独有的长径比，不锈钢纤维导电塑料不仅可以满足导电、屏蔽的需求，并且相对于传统导电材料在使用性等方面均有了显著提高。同时，不锈钢纤维是由高耐腐蚀性不锈钢原料制成，可在长时间内保持稳定的导电率，且在成型过程中不会出现导电层脱落现象而影响器件的屏蔽效能和导电性。

导电屏蔽性能

屏蔽效能可大于80dB

低穿透阻抗

高渗透性带来高屏蔽效能

导电性能可保持长期稳定

物理机械性能

密度低，使产品重量减少达50%

拉伸强度和模量高

弯曲强度和模量高

阻燃等级为V-0

对基体材料影响小

经济性

无需二次加工，不需电镀、涂层，降低了综合成本

设计更自由，可加工成结构较复杂的产品，并可用来填充极为细小的缝隙

通过缩减加工步骤，降低消耗

可添加色母粒对产品进行染色

环保性

可回收

通过SGS检测，符合REACH法规，无卤素

防腐蚀，使用寿命长

与传统屏蔽材料性能比较

高屏蔽效能

EMI屏蔽主要通过反射损耗（特别是10GHz以下场合）和透射吸收来实现。任何EMI屏蔽体的总屏蔽效能都等于反射和吸收损耗的总和。电导率越大，频率越低，反射损耗就越大。电导率、渗透性、厚度和频率越大，吸收所产生的衰减也越大。吸收作用的增强可使电磁能量在屏蔽体内更多地转化为热消耗，而多次反射过程却可能产生附加的电磁干扰，从而产生电磁波的二次污染问题。

交变电流通过导体时，电流趋于导体表面流过的现象叫集肤效应。由于集肤效应使导体内电流密度下降到导体表面电流密度的1/e或37%处的径向深度称为集肤深度。吸收损耗表示电磁波穿过屏蔽体时发生衰减的程度，衰减的程度与材料的集肤深度δ有关。

δ＝√（1/πƒμσ）

式中π是常数，μ和σ分别为屏蔽体的磁导率和电导率，ƒ为电磁波频率。对于固定的屏蔽体材料，频率ƒ越高，集肤深度δ越小。

屏蔽体的吸收损耗计算公式为：

A＝8.686t/δ(dB)

式中t为屏蔽体的厚度。厚度t越大，集肤深度δ越小，吸收损耗越大。

反射损耗的计算公司为：

R＝20㏒10|Z w/4Z m| (dB)

式中Zw是空气介质波阻抗，Zm是屏蔽体波阻抗。

在屏蔽高频电磁波的应用上，不锈钢纤维导电塑料的波阻抗较小，因此反射损耗R也较小。而其制成的屏蔽体内部的金属纤维立体导电网络电导率较高并有一定的厚度，因此以吸收损耗为主。

导电塑料的渗透性远远超过其他常用的EMI屏蔽材料。铝合金和镁合金等传统材料由于其自身的电导率很高而具有较强的反射作用，渗透性则很小甚至没有。导电塑料具有的高渗透性使其在所有频率下都可以通过增强吸收来提高屏蔽效能。因此在这类应用中，导电塑料是一个合适的选择。

与表面涂层材料相比，导电塑料可以提供相同的电导率，反射损耗也差不多。