电磁屏蔽以及屏蔽材料的研究
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• SE（屏蔽效能） = A + B + R • 通常A>10dB时，B部分可以忽略不计，电磁屏蔽SE可
以表达为SE=A+R。电磁波可以分解为相互垂直的电场 和磁场，辐射源可以分为近区的电场源、磁场源和远 区的平面波，其电场分量和磁场分量有很大差异。同 一种屏蔽材料，对于不同类型的电磁波，屏蔽效能不 同。
• 目前，对金属系电磁屏蔽用导电涂料的研究关键是如何更好地解 决铜粉和镍粉的抗氧化性和涂料在储存过中金属填料的沉降问题， 这方面仍有一些技术问题尚未解决。
• 对于石墨和碳黑等碳素系导电涂料，需要用高导电性和高结构性 的碳黑作填料才能使体积电阻率降至1Ω ·cm 以下，最低可达 0.001Ω ·cm 左右。由于碳素系涂料的导电性能相对较差，用作 电磁屏蔽涂料的效果并不十分理想。但碳素系涂料具有耐环境性 好，密度小，价格低等突出的优点。目前对碳素系涂料的研究工 作主要是努力开发和利用高导电性和高结构性碳黑，以及在复合 过程中如何提高碳黑分散性的同时保持其结构性等等。
4.2填充复合型屏蔽材料
• 填充复合型屏蔽材料是由电绝缘性较好的合成树脂和具有 优良导电性能的导电填料及其它添加剂所组成，经注射成 型或挤出成型等方法加工成各种电磁屏蔽材料制品。其中 常用的合成树脂有聚苯醚、聚碳酸酯、ABS、尼龙和热塑 性聚酯等等。导电填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。
2.屏蔽的概述
• (1)所谓屏蔽是用导电或导磁体的封闭面将其内外 两侧空间进行的电磁性隔离。
• 因此，从其一侧空间向另一侧空间传输的电磁能量， 由于施行了屏蔽而被抑制到极微量。这种抑制效果 称为屏蔽效能或屏蔽插入衰减，用分贝表示。
• 令空间某点在没有屏蔽时的场强或Eo或Ho，设置屏 蔽后该点的场强为 Ei或Hi，于是屏蔽效能S为
• 屏蔽根据频率和作用不同机理分为直流磁场屏蔽、 地磁场屏蔽、低频磁场屏蔽、电屏蔽（主要指静电 场和交变电场屏蔽）及电磁屏蔽（指电磁波屏蔽）。
• 正如静电场和静磁场是电磁场的特殊情况一样，静 电屏蔽和静磁屏蔽也只是电磁屏蔽的一种特殊类型。
3.电磁屏蔽
• 电磁屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种方法。 金属板屏蔽室问世后，相继建立了一整套屏蔽理论，包括 用来评定屏蔽材料的均匀屏蔽理论，和评价整个屏蔽室屏 蔽效能的非均匀屏蔽理论。这里只介绍均匀屏蔽理论。
• 随着电子工业的发展，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。因此电磁屏蔽显得尤为重要，而传统的电 磁屏蔽与吸波材料强调的是强衰减，而新型的材料则 大多采用复合技术，突出质量轻、频带宽和性能好的 特点，能满足于不同环境和应用场合的需求，因此开 发和研制新一代的多频、轻质、智能型的电磁屏蔽与 吸波材料必将成为日后的重点。
4.1表层导电型屏蔽材料
• （1）导电涂料
• 导电涂料作为电磁屏蔽材料的最大优点是成本低，简单实 用且适用面广。
• 银系导电涂料是最早开发的品种之一，美国军方早在60 年代就将它用作电磁屏蔽材料。银系涂料性能稳定，屏蔽 效果极佳（可达65dB 以上），但由于其成本太高，只能 适用于某些特殊场合下使用。但镍系涂料在低频区（ < 30MHZ）的屏蔽效果不如铜系涂料。
• 目前，供评定屏蔽材料用的屏蔽效能计算公式，常用的是 谢昆诺夫公式。
• 它是利用传输线原理，在屏蔽板是电薄的无限大平面和入 射波为垂直入射的横电磁波条件成立时，用一段长度为屏 蔽板厚t、特性阻抗为屏蔽本征阻抗的有损耗传输线代替 屏蔽板而得到的。
• 其屏蔽效能（SE ）由3 部分组成，一是电磁波通过 屏蔽体表面时，由阻抗突变引起的电磁波的反射损耗 （R ）；二是电磁波在屏蔽体内部传输时，电磁能量 被吸收的损耗（A ）；三是电磁波在屏蔽体的两个界 面间多次反射时需考虑的多次反射修正系数（B ）即：
4.常ຫໍສະໝຸດ Baidu的屏蔽材料
• 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 的中等屏蔽数值时，认为有效。屏蔽 电磁干扰的方法很多。其中，表层导电型屏蔽材料 （包括导电涂料、金属熔射、贴金属箔和电镀塑料等） 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（即导电塑料）由 于其成型加工和屏蔽的一次完成，便于大批量生产， 可以一劳永逸，因此是电磁屏蔽材料的一个发展方向。
• CordonciIIo E 等最近报道，以含氢硅烷、二乙氧基 甲基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四丙氧基锆和EuCI3为原 料，首次室温合成新的掺杂材料，同时具有光吸收和光发 射性质，在反应过程中H -Si 键可将还原为。该杂化材料 含不同价态稀土金属离子并具有不同特性的发光材料。
• 目前为止，稀土离子的掺杂杂化材料研究报道为数不多。 但这些报道均表明，室温制备发光杂化材料极具竞争力。 稀土离子的光发射的高效率，有机染料与稀土离子间能量 的有效传递，将为光学材料的发展开辟新的途径。
• (1)金属纤维填充型屏蔽材料
• 通常认为，电磁屏蔽材料的屏蔽效果取决于导电填料的导 电性及它们之间的相互接触程度，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。 日本钟纺公司开发出一种铁纤维与尼龙6、聚丙烯和聚碳 酸酯等树脂复合而成的电磁屏蔽材料。其屏蔽效果可达60 ~ 80dB.
4.2金属敷层屏蔽材料
• 这类材料是通过金属熔融喷射、非电解电镀和贴金属箔等方法 使高分子绝缘材料的表面获得很薄的导电金属层，从而达到电 磁屏蔽之目的。
• 金属熔射法敷层是将金属锌经电弧高温熔化后，用高速气流将 熔化的锌以极细的颗粒状粉末吹到高分子材料的表面上，从而 在表面形成一层极薄的金属层，厚度约为70μ m。锌溶射层具有 良好的导电性能，体积电阻率可达0.01Ω ·cm 以下，屏蔽效果 为70dB。
• S=20lg（Eo/Ei） 或 S=20lg(Ho/Hi) • 屏蔽效能是频率和材料电磁参数的函数。另外，材
料的厚度和屏蔽体的连接对屏蔽效能也有显著影响。
（2）屏蔽的分类
• 屏蔽是提高电子系统和电子设备电磁兼容性的重要 措施之一，是利用屏蔽体阻止或减少电磁能量传输 的一种措施。它能有效地抑制空间中传播的各种电 磁干扰。
• 铜系涂料导电性好，但抗氧化性较差。随着近年来抗氧化 处理技术的发展，铜系涂料的开发与应用也逐渐增多。
• 由于铜的体积电阻率比镍小，因此在涂层厚度相同时，铜系涂料 的表面电阻率比镍系料低。目前主要采用如下2 种处理技术来防 止铜粉的氧化，一是用抗氧化剂对铜粉进行表面处理，或用较不 活泼的金属（如Ag、Al、Sn）包覆铜粉表面，其中抗氧化剂包括 有机胺、有机硅、有机钛、有机磷等化合物；另一种方法是在制 备铜系涂料过程中，加入还原剂或其它添加剂等成分，从而制得 具有一定抗氧化性的导电涂料。
电磁屏蔽以及屏蔽材料的研究
07096014 侯瑞利
1.电磁干扰的危害
• 电磁波为人们的通讯、工作和生活带来便利的同 时，也带来了许多不利影响。首先，电磁干扰会 直接影响人们生产生活各个领域中的电器设备、 仪器仪表的正常工作，严重的电磁干扰可使电子 装置失灵甚至损坏；其次，由电子设备传输的机 密信息会因电磁泄漏而被他人截获；最后，经过 大量科学实验发现，长时间接触低低频率的电磁 辐射，生物的神经系统、造血系统和免疫细胞功 能都会受到损伤，与此同时，电磁辐射对遗传、 生育和致畸也会产生影响。为此，必须进行电磁 屏蔽。
• 通常，屏蔽效果的具体分类为：O10dB可视为没有屏蔽作用；10— 30dB有较低的屏蔽作用；30-60dB为 中等屏蔽效果，可用于一般工业或 商业用电子设备；60-90dB屏蔽效果 较好，可用于航空航天及军用仪器 设备的屏蔽；90dB以上的屏蔽材料 则具有最佳屏蔽效果，适用于要求 苛刻的高精度、高敏感度产品。根 据实用需要，对于大多数电子产品 的屏蔽材料，在30-1000MHz频率范 围内，其SE至少要达到35dB以上， 就认为是有效的屏蔽。
Thanks!
• 非电解电镀法敷层是将Ni 或Cu / Ni 采用非电解法镀到ABS 塑 料表面，镀层表面为50μ m左右。用此法获得的金属镀层导电性 好，粘接牢固，屏蔽效果可达60dB 左右。
• 贴金属箔复合屏蔽材料是利用铝箔、铜箔和不锈钢箔等塑料薄 板、薄片和薄膜经层压制成的复合材料，适宜制造软质和硬质 的屏蔽材料。金属箔除贴在表层外，也可以夹在2 层塑料之间。 这种方法的优点是粘接牢度高，导电性能优良，屏蔽效果可高 达60 ~ 70dB。
此外，用不锈钢纤维作填料制成的电磁屏蔽材 料也有很好的屏蔽效果.
总的说来，金属纤维系填充复合型屏蔽材料具 有优良的导电性能，屏蔽效果高，综合性能好，是一 类很有发展前途的电磁屏蔽材料。
• (2)超细粉末填充型屏蔽材料
• 要使材料具有良好的屏蔽效果，加入的填料的填充量需较 高，但同时会使屏蔽材料的机械强度与成型加工性能都会 受到影响.
以表达为SE=A+R。电磁波可以分解为相互垂直的电场 和磁场，辐射源可以分为近区的电场源、磁场源和远 区的平面波，其电场分量和磁场分量有很大差异。同 一种屏蔽材料，对于不同类型的电磁波，屏蔽效能不 同。
• 目前，对金属系电磁屏蔽用导电涂料的研究关键是如何更好地解 决铜粉和镍粉的抗氧化性和涂料在储存过中金属填料的沉降问题， 这方面仍有一些技术问题尚未解决。
• 对于石墨和碳黑等碳素系导电涂料，需要用高导电性和高结构性 的碳黑作填料才能使体积电阻率降至1Ω ·cm 以下，最低可达 0.001Ω ·cm 左右。由于碳素系涂料的导电性能相对较差，用作 电磁屏蔽涂料的效果并不十分理想。但碳素系涂料具有耐环境性 好，密度小，价格低等突出的优点。目前对碳素系涂料的研究工 作主要是努力开发和利用高导电性和高结构性碳黑，以及在复合 过程中如何提高碳黑分散性的同时保持其结构性等等。
4.2填充复合型屏蔽材料
• 填充复合型屏蔽材料是由电绝缘性较好的合成树脂和具有 优良导电性能的导电填料及其它添加剂所组成，经注射成 型或挤出成型等方法加工成各种电磁屏蔽材料制品。其中 常用的合成树脂有聚苯醚、聚碳酸酯、ABS、尼龙和热塑 性聚酯等等。导电填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。
2.屏蔽的概述
• (1)所谓屏蔽是用导电或导磁体的封闭面将其内外 两侧空间进行的电磁性隔离。
• 因此，从其一侧空间向另一侧空间传输的电磁能量， 由于施行了屏蔽而被抑制到极微量。这种抑制效果 称为屏蔽效能或屏蔽插入衰减，用分贝表示。
• 令空间某点在没有屏蔽时的场强或Eo或Ho，设置屏 蔽后该点的场强为 Ei或Hi，于是屏蔽效能S为
• 屏蔽根据频率和作用不同机理分为直流磁场屏蔽、 地磁场屏蔽、低频磁场屏蔽、电屏蔽（主要指静电 场和交变电场屏蔽）及电磁屏蔽（指电磁波屏蔽）。
• 正如静电场和静磁场是电磁场的特殊情况一样，静 电屏蔽和静磁屏蔽也只是电磁屏蔽的一种特殊类型。
3.电磁屏蔽
• 电磁屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种方法。 金属板屏蔽室问世后，相继建立了一整套屏蔽理论，包括 用来评定屏蔽材料的均匀屏蔽理论，和评价整个屏蔽室屏 蔽效能的非均匀屏蔽理论。这里只介绍均匀屏蔽理论。
• 随着电子工业的发展，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。因此电磁屏蔽显得尤为重要，而传统的电 磁屏蔽与吸波材料强调的是强衰减，而新型的材料则 大多采用复合技术，突出质量轻、频带宽和性能好的 特点，能满足于不同环境和应用场合的需求，因此开 发和研制新一代的多频、轻质、智能型的电磁屏蔽与 吸波材料必将成为日后的重点。
4.1表层导电型屏蔽材料
• （1）导电涂料
• 导电涂料作为电磁屏蔽材料的最大优点是成本低，简单实 用且适用面广。
• 银系导电涂料是最早开发的品种之一，美国军方早在60 年代就将它用作电磁屏蔽材料。银系涂料性能稳定，屏蔽 效果极佳（可达65dB 以上），但由于其成本太高，只能 适用于某些特殊场合下使用。但镍系涂料在低频区（ < 30MHZ）的屏蔽效果不如铜系涂料。
• 目前，供评定屏蔽材料用的屏蔽效能计算公式，常用的是 谢昆诺夫公式。
• 它是利用传输线原理，在屏蔽板是电薄的无限大平面和入 射波为垂直入射的横电磁波条件成立时，用一段长度为屏 蔽板厚t、特性阻抗为屏蔽本征阻抗的有损耗传输线代替 屏蔽板而得到的。
• 其屏蔽效能（SE ）由3 部分组成，一是电磁波通过 屏蔽体表面时，由阻抗突变引起的电磁波的反射损耗 （R ）；二是电磁波在屏蔽体内部传输时，电磁能量 被吸收的损耗（A ）；三是电磁波在屏蔽体的两个界 面间多次反射时需考虑的多次反射修正系数（B ）即：
4.常ຫໍສະໝຸດ Baidu的屏蔽材料
• 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 的中等屏蔽数值时，认为有效。屏蔽 电磁干扰的方法很多。其中，表层导电型屏蔽材料 （包括导电涂料、金属熔射、贴金属箔和电镀塑料等） 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（即导电塑料）由 于其成型加工和屏蔽的一次完成，便于大批量生产， 可以一劳永逸，因此是电磁屏蔽材料的一个发展方向。
• CordonciIIo E 等最近报道，以含氢硅烷、二乙氧基 甲基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、四丙氧基锆和EuCI3为原 料，首次室温合成新的掺杂材料，同时具有光吸收和光发 射性质，在反应过程中H -Si 键可将还原为。该杂化材料 含不同价态稀土金属离子并具有不同特性的发光材料。
• 目前为止，稀土离子的掺杂杂化材料研究报道为数不多。 但这些报道均表明，室温制备发光杂化材料极具竞争力。 稀土离子的光发射的高效率，有机染料与稀土离子间能量 的有效传递，将为光学材料的发展开辟新的途径。
• (1)金属纤维填充型屏蔽材料
• 通常认为，电磁屏蔽材料的屏蔽效果取决于导电填料的导 电性及它们之间的相互接触程度，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。 日本钟纺公司开发出一种铁纤维与尼龙6、聚丙烯和聚碳 酸酯等树脂复合而成的电磁屏蔽材料。其屏蔽效果可达60 ~ 80dB.
4.2金属敷层屏蔽材料
• 这类材料是通过金属熔融喷射、非电解电镀和贴金属箔等方法 使高分子绝缘材料的表面获得很薄的导电金属层，从而达到电 磁屏蔽之目的。
• 金属熔射法敷层是将金属锌经电弧高温熔化后，用高速气流将 熔化的锌以极细的颗粒状粉末吹到高分子材料的表面上，从而 在表面形成一层极薄的金属层，厚度约为70μ m。锌溶射层具有 良好的导电性能，体积电阻率可达0.01Ω ·cm 以下，屏蔽效果 为70dB。
• S=20lg（Eo/Ei） 或 S=20lg(Ho/Hi) • 屏蔽效能是频率和材料电磁参数的函数。另外，材
料的厚度和屏蔽体的连接对屏蔽效能也有显著影响。
（2）屏蔽的分类
• 屏蔽是提高电子系统和电子设备电磁兼容性的重要 措施之一，是利用屏蔽体阻止或减少电磁能量传输 的一种措施。它能有效地抑制空间中传播的各种电 磁干扰。
• 铜系涂料导电性好，但抗氧化性较差。随着近年来抗氧化 处理技术的发展，铜系涂料的开发与应用也逐渐增多。
• 由于铜的体积电阻率比镍小，因此在涂层厚度相同时，铜系涂料 的表面电阻率比镍系料低。目前主要采用如下2 种处理技术来防 止铜粉的氧化，一是用抗氧化剂对铜粉进行表面处理，或用较不 活泼的金属（如Ag、Al、Sn）包覆铜粉表面，其中抗氧化剂包括 有机胺、有机硅、有机钛、有机磷等化合物；另一种方法是在制 备铜系涂料过程中，加入还原剂或其它添加剂等成分，从而制得 具有一定抗氧化性的导电涂料。
电磁屏蔽以及屏蔽材料的研究
07096014 侯瑞利
1.电磁干扰的危害
• 电磁波为人们的通讯、工作和生活带来便利的同 时，也带来了许多不利影响。首先，电磁干扰会 直接影响人们生产生活各个领域中的电器设备、 仪器仪表的正常工作，严重的电磁干扰可使电子 装置失灵甚至损坏；其次，由电子设备传输的机 密信息会因电磁泄漏而被他人截获；最后，经过 大量科学实验发现，长时间接触低低频率的电磁 辐射，生物的神经系统、造血系统和免疫细胞功 能都会受到损伤，与此同时，电磁辐射对遗传、 生育和致畸也会产生影响。为此，必须进行电磁 屏蔽。
• 通常，屏蔽效果的具体分类为：O10dB可视为没有屏蔽作用；10— 30dB有较低的屏蔽作用；30-60dB为 中等屏蔽效果，可用于一般工业或 商业用电子设备；60-90dB屏蔽效果 较好，可用于航空航天及军用仪器 设备的屏蔽；90dB以上的屏蔽材料 则具有最佳屏蔽效果，适用于要求 苛刻的高精度、高敏感度产品。根 据实用需要，对于大多数电子产品 的屏蔽材料，在30-1000MHz频率范 围内，其SE至少要达到35dB以上， 就认为是有效的屏蔽。
Thanks!
• 非电解电镀法敷层是将Ni 或Cu / Ni 采用非电解法镀到ABS 塑 料表面，镀层表面为50μ m左右。用此法获得的金属镀层导电性 好，粘接牢固，屏蔽效果可达60dB 左右。
• 贴金属箔复合屏蔽材料是利用铝箔、铜箔和不锈钢箔等塑料薄 板、薄片和薄膜经层压制成的复合材料，适宜制造软质和硬质 的屏蔽材料。金属箔除贴在表层外，也可以夹在2 层塑料之间。 这种方法的优点是粘接牢度高，导电性能优良，屏蔽效果可高 达60 ~ 70dB。
此外，用不锈钢纤维作填料制成的电磁屏蔽材 料也有很好的屏蔽效果.
总的说来，金属纤维系填充复合型屏蔽材料具 有优良的导电性能，屏蔽效果高，综合性能好，是一 类很有发展前途的电磁屏蔽材料。
• (2)超细粉末填充型屏蔽材料
• 要使材料具有良好的屏蔽效果，加入的填料的填充量需较 高，但同时会使屏蔽材料的机械强度与成型加工性能都会 受到影响.