電磁屏蔽材料的研究

張蕓 向萌松 宋云霞 胡斌

[摘 要] 隨著材料及光電信息科學(xué)的迅猛發(fā)展，研究電磁波與物質(zhì)，特別是與近年來出現(xiàn)的一些新穎奇異材料、新型微結(jié)構(gòu)材料等的相互作用，顯得尤為重要，這將為新型材料的應(yīng)用提供良好的物理基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)。本文系統(tǒng)總結(jié)了新型電磁材料中電磁屏蔽材料的基本概念、發(fā)展現(xiàn)狀和種類，較為詳細(xì)地介紹了幾種電磁材料的相關(guān)應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] 電磁屏蔽材料；分類；發(fā)展前景；應(yīng)用

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 05. 041

[中圖分類號] F273.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）05- 0067- 01

1 屏蔽材料分類

屏蔽是利用屏蔽體阻止或衰減電磁騷擾能量的傳輸，是抑制電磁干擾的重要手段之一。屏蔽有兩個(gè)目的：限制內(nèi)部輻射的電磁能量泄漏；防止外來的輻射干擾進(jìn)入。根據(jù)屏蔽的工作原理可將屏蔽分為以下三大類。

1.1 電場屏蔽

電場屏蔽主要是為了防止電子原件或設(shè)備間的電容耦合，它采用金屬屏蔽層包封電子器件或設(shè)備，其屏蔽體采用良導(dǎo)體制作并有良好的接地，這樣就把電場止于導(dǎo)體表面，并通過地線中和導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電荷，從而防止由靜電耦合產(chǎn)生的相互干擾。

1.2 磁場屏蔽

磁場屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于磁場耦合所產(chǎn)生的干擾。磁場屏蔽是把磁力線封閉在屏蔽體內(nèi)，從而阻擋內(nèi)部磁場向外擴(kuò)散或外界磁場干擾進(jìn)入，為屏蔽體內(nèi)外的磁場提供低磁阻的通路來分流磁場。

1.3 電磁屏蔽

電磁屏蔽主要用于防止在高頻下的電磁感應(yīng)，利用電磁波在導(dǎo)體表面上的反射和在導(dǎo)體中傳播的急劇衰減來隔離變電磁場的相互耦合，從而防止高頻率電磁場的干擾。

2 電磁材料的具體運(yùn)用

2.1 電磁材料在發(fā)射箱上的應(yīng)用

用金屬材料做成的發(fā)射箱，其電磁屏蔽效果很好。這是因?yàn)楫?dāng)高頻電磁波射向?qū)w表面后，會在導(dǎo)體中感應(yīng)出一個(gè)高頻交流電流，此電流會形成一個(gè)新的電磁波，新形成的電磁波在導(dǎo)體內(nèi)部與入射的電磁波相位相反，同時(shí)導(dǎo)體內(nèi)電流的產(chǎn)生導(dǎo)致能量的消耗，結(jié)果導(dǎo)體內(nèi)總的電磁場隨著深度呈現(xiàn)指數(shù)衰減趨勢，可用穿透深度表示電磁波的影響程度，穿透深度與入射波的頻率、材料的導(dǎo)電率和磁導(dǎo)率有關(guān)系。頻率越高、導(dǎo)電率越大、磁導(dǎo)率越大，穿透率越小，金屬的導(dǎo)電率都很高，因此有良好的電磁屏蔽效果，但由于金屬材料做成的發(fā)射箱成本高，重量也大，因此相當(dāng)一部分發(fā)射箱采用了非金屬材料。

2.2 在火箭彈包裝中的應(yīng)用

火箭彈的儲存要求是將其單獨(dú)存放，當(dāng)存放在地面庫時(shí)應(yīng)置于邊遠(yuǎn)庫房，彈頭朝向空曠地。理論上講，這種儲存要求可以將火箭彈意外發(fā)火的可能性及危害程度降至較低點(diǎn)。單純地以改善儲存條件來減少火箭彈的意外發(fā)火是被動的方法。必須從火箭彈的包裝入手，切斷外界電磁危害對火箭彈的影響，徹底解決火箭彈的意外發(fā)火問題。

近年來生產(chǎn)的火箭彈包裝分為外包裝和內(nèi)包裝兩部分。外包裝是采用角鋼焊接成框架的鐵籠式包裝，其主要作用是便于該彈種的裝卸搬運(yùn)以及堆碼方便。但是，由于外包裝采用的是框架形式，內(nèi)包裝還是裸露在外而直接與外界接觸，因此外包裝起不到防止火箭彈意外發(fā)火的作用。

3 研究展望

將有機(jī)組分和無機(jī)組分在納米尺寸上相結(jié)合，設(shè)計(jì)和制備出具有各種獨(dú)特性質(zhì)的雜化材料，一直是材料化學(xué)研究和努力的方向。溶膠-凝膠合成技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)材料的制備提供了可靠的實(shí)驗(yàn)手段。無疑，光化學(xué)雜化材料展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

從電磁屏蔽材料的發(fā)展來看，未來電磁屏蔽材料的發(fā)展趨勢主要有：①屏蔽材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、成型工藝改進(jìn)，可以提高材料的綜合電磁屏蔽材料；②材料的非晶化和納米化，通過這兩種手段，可以對材料內(nèi)部組織進(jìn)行優(yōu)化，甚至使材料內(nèi)部晶粒細(xì)化到納米級別，從而可能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，大大提高材料包括電磁屏蔽性能在內(nèi)的綜合性能；③用工藝及結(jié)構(gòu)的復(fù)合化改良材料的電磁屏蔽材料，例如將有機(jī)組分和無機(jī)組分在納米尺寸上相組合，制得各種性質(zhì)獨(dú)特的雜化材料等。

電磁屏蔽材料在電子工業(yè)高速發(fā)展的時(shí)代是一種防止電子污染所必需的防護(hù)性功能材料，是目前新技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域中的新型化工材料。其電磁屏蔽性能及材料的物理機(jī)械性能將隨著我國電子工業(yè)的飛速發(fā)展而日益改善和提高。

4 結(jié)束語

隨著電子工業(yè)的發(fā)展，社會各界對電磁干擾、信息安全、人員安全問題都越來越重視。以上綜述的幾類主要電磁屏蔽材料，在不同目的和使用條件的工程應(yīng)用中，往往需兼顧其他方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，所以開發(fā)綜合性能好、方便、適用且成本低的電磁屏蔽材料具有重要意義。