電磁屏蔽材料的耐腐蝕研究進(jìn)展

趙一志，張登，劉元海，何衛(wèi)平

（中國(guó)特種飛行器研究所 結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)與控制航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，荊門(mén) 448035）

前言

隨著無(wú)線通信需求的快速增長(zhǎng)，電磁干擾已成為嚴(yán)重的公共污染源[1]。這種電磁輻射會(huì)損害設(shè)備功能和壽命，并且還會(huì)導(dǎo)致周?chē)娮釉O(shè)備或組件的故障。因此，電磁輻射在電子、通信和航空電子領(lǐng)域是一個(gè)大問(wèn)題[2]。此外，長(zhǎng)時(shí)間暴露于電磁輻射對(duì)人體健康頁(yè)有負(fù)面影響，可能導(dǎo)致頭痛、惡心和眼部問(wèn)題，并損害嬰兒大腦發(fā)育[3]。因此，如何減少電磁干擾即實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽引起了越來(lái)越多的關(guān)注。

電磁屏蔽材料主要有兩類(lèi)，即金屬屏蔽材料和復(fù)合屏蔽材料?？紤]到成本和屏蔽效應(yīng)，金屬材料的使用最為廣泛[4]。此外，由絕緣聚合物和導(dǎo)電填料形成的導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料具有低密度、高柔性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及易于加工和成型等優(yōu)點(diǎn)，在電磁屏蔽中也應(yīng)用廣泛[5]。通常，高導(dǎo)電率或磁導(dǎo)率對(duì)于有效的電磁屏蔽至關(guān)重要。從理論觀點(diǎn)來(lái)看，一般認(rèn)為電磁波的屏蔽是由于反射、吸收和多次內(nèi)反射三種基本機(jī)制。材料的電磁屏蔽效能與材料本身的電導(dǎo)率、滲透率和厚度成正比。當(dāng)電磁波傳播到屏蔽材料時(shí)，會(huì)發(fā)生以下三個(gè)過(guò)程：一是部分電磁波會(huì)反射到材料表面，這在很大程度上取決于屏蔽材料與外部空間介質(zhì)之間的阻抗匹配。剩余的電磁波將進(jìn)入材料，其中一些將被材料吸收并以熱量的形式消散，其中一些將在屏蔽材料內(nèi)部的缺陷或界面處產(chǎn)生多次反射和吸收，最終以同樣的方式消散。最后，剩余的電磁波穿過(guò)材料。

目前，已經(jīng)有大量的研究專注于提高材料的電磁屏蔽性能[6,7]。但在實(shí)際的使用中，除了考慮電磁屏蔽材料的制備工藝和結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)考慮其實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性和惡劣性。特別是高濕熱、高鹽條件引起的腐蝕，會(huì)影響屏蔽材料的性能，阻礙其實(shí)際應(yīng)用。例如，航空領(lǐng)域的飛行器嚴(yán)重依賴電子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵功能，在飛行和地面環(huán)境條件下（包括潮濕、雨水和大氣污染），可能發(fā)生機(jī)體、蒙皮和其他連接接頭部位的腐蝕，這種腐蝕可能會(huì)破壞飛機(jī)的導(dǎo)電性和電磁屏蔽[8]。信息技術(shù)設(shè)備通過(guò)適當(dāng)?shù)耐鈿ぴO(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)屏蔽效能。在密封墊、連接器、內(nèi)部隔間和外殼中的通風(fēng)板等部位形成了不同類(lèi)型的金屬間連接。當(dāng)兩種不同的金屬相互接觸時(shí)，由于電位差，存在腐蝕風(fēng)險(xiǎn)[9]。最重要的是，連接部位的腐蝕的產(chǎn)物是不導(dǎo)電的材料，其殘留物可能會(huì)改變阻抗，進(jìn)而導(dǎo)致外殼的屏蔽效能惡化。

因此，制備兼具電磁屏蔽性能和防腐功能的材料至關(guān)重要。但目前為止，對(duì)電磁屏蔽材料的耐蝕性研究還比較少，也并未引起研究者的足夠重視。本文對(duì)電磁屏蔽材料的耐腐蝕相關(guān)研究進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)介紹了用于電磁屏蔽的金屬材料、導(dǎo)電聚合物材料以及柔性材料的腐蝕防護(hù)方法，涵蓋原理和設(shè)計(jì)等有關(guān)的基本科學(xué)問(wèn)題。最后，對(duì)電磁屏蔽材料的耐腐蝕的研究前景進(jìn)行了展望。

1 金屬電磁屏蔽材料耐腐蝕研究

考慮到成本和屏蔽效應(yīng)，金屬材料的使用最為廣泛。金屬是非常好的導(dǎo)電體，可以吸收、反射和傳輸電磁波。根據(jù)Schelkunoff 提出的金屬材料屏蔽平面波的基本理論[10]，材料的電磁屏蔽效能與材料本身的電導(dǎo)率、滲透率和厚度成正比。銅、銀和金由于其高電導(dǎo)率而產(chǎn)生高反射損耗，坡莫合金由于其高磁導(dǎo)率而具有優(yōu)異的吸收損耗[4]。然而，這些金屬材料的高成本和密度限制了它們的應(yīng)用，特別是在對(duì)電磁屏蔽效能有高要求的航空航天領(lǐng)域。

此外，從金屬材料用于電磁屏蔽的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，其長(zhǎng)期暴露在外，周?chē)h(huán)境復(fù)雜，因此對(duì)其耐腐蝕性提出了較高的要求。金屬屏蔽材料的應(yīng)用方式包括金屬殼體和金屬鍍層，研究人員從這兩個(gè)方面著手研究具有耐蝕性的金屬屏蔽材料，包括對(duì)金屬材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及研究具有耐蝕性的金屬涂層。

例如，鎂合金由于具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和重量輕的優(yōu)點(diǎn)，在電磁屏蔽應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而，鎂合金的屏蔽效能大多低于80 dB，高頻電磁波的屏蔽效果較差[11,12]，同時(shí)耐腐蝕性也較差。Zhang 等人[13]提出了一種基于沉淀控制的電脈沖方法，實(shí)現(xiàn)鎂合金的高頻電磁屏蔽性能和耐腐蝕性能的同步提高。通過(guò)電脈沖處理消除鎂合金的內(nèi)部缺陷，這個(gè)過(guò)程可以溶解沉淀物，增加吸收損耗和反射損耗。結(jié)果表明，經(jīng)電脈沖處理后，1 500 MHz 電磁波的屏蔽效率提高了109.4 %。在3.5 wt% NaCl 溶液中測(cè)試樣品的耐腐蝕性，電化學(xué)試驗(yàn)表明，電脈沖處理有效提高了鎂合金的耐蝕性。圖1描述了整個(gè)腐蝕過(guò)程以及電脈沖改善腐蝕性能的機(jī)理。晶界中的Al8Mn5 相隨著沉淀物含量的降低而減少，微電流的數(shù)量減少，腐蝕速率降低。

圖1 試驗(yàn)合金腐蝕過(guò)程示意圖[13]

Gao 等人[14]在鋁基板上化學(xué)沉積Ni-Co-P 鍍層，并評(píng)估了其耐腐蝕性和電磁屏蔽性能。通過(guò)改變電鍍液的公式，獲得了不同結(jié)構(gòu)和成分的Ni-Co-P 鍍層。結(jié)果表明，通過(guò)向Ni-P 鍍層中引入Co 有效提高了鍍層的耐蝕性和電磁屏蔽性能。8.3 wt% Co 含量的樣品耐腐蝕性最好，對(duì)應(yīng)最小的腐蝕電流密度和最高的極化電阻。機(jī)理分析認(rèn)為，鍍層孔隙率隨Co 含量的增加而減小，更致密的鈍化膜可能是涂層耐蝕性增加的主要原因。值得注意的是，隨Co 含量增加，結(jié)構(gòu)由無(wú)定形變?yōu)榛旌暇w。混合晶體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的晶界、位錯(cuò)、堆疊斷層和成分偏析等缺陷較多，反而導(dǎo)致樣品的耐蝕性降低。此外，Ni-Co-P 鍍層提供了出色的電磁屏蔽效果。隨著Co 含量的增加，沉積物的飽和磁化強(qiáng)度和磁導(dǎo)率大大增加，而電導(dǎo)率略有增加。鍍?cè)阡X基板上的Ni-Co-P沉積物是導(dǎo)電性和磁性的良好結(jié)合，可以提供足夠的電磁屏蔽效果。Xuan 等人[15]通過(guò)電鍍制備了Ni-P 和Ni-P-La 合金涂層。結(jié)果表明，Ni-P-La 合金涂層的電磁屏蔽效能隨電磁波頻率的變化在（45~70）dB 之間波動(dòng)，頻率范圍為（10~350） MHz。向鍍液中引入少量稀土元素，不僅可以提高鍍層的耐腐蝕性，還可以使電磁屏蔽效能提高1 倍。

Choi 等人[16]為了獲得具有良好的耐腐蝕性的電磁屏蔽涂層，通過(guò)磁控濺射方法將Cu 與Ni 和不銹鋼一起沉積在聚碳酸酯表面。涂層由導(dǎo)電層、耐腐蝕層和緩沖層組成，并研究了多層堆疊對(duì)耐腐蝕性的影響。實(shí)驗(yàn)對(duì)比了沉積的幾種金屬涂層，電化學(xué)阻抗譜表明，以Ni 層作為緩沖層的多層試樣比只有不銹鋼層來(lái)保護(hù)Cu 層的試樣具有更好的耐腐蝕性。磁性金屬材料羰基鐵因其高活性以及高磁導(dǎo)率而被考慮用作電磁屏蔽材料，但在惡劣條件下容易受到腐蝕和老化。Zhang 等人[17]以甘氨酸為接枝劑在羰基鐵顆粒表面涂覆聚二甲基硅氧烷。結(jié)果表明，硅封裝羰基鐵粉末的電磁屏蔽性能和耐蝕性都得到了增強(qiáng)。

這些提高耐蝕性的措施大大拓展了金屬及其涂層的應(yīng)用潛力，但其重量重、成本高仍然限制了其在電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來(lái)也有一些新的方法克服金屬密度大的問(wèn)題，例如設(shè)計(jì)金屬泡沫材料[18]，但金屬屏蔽材料的使用場(chǎng)景仍然有限。考慮到電磁屏蔽殼體必須是一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)體，在殼體的開(kāi)口和連接部位需設(shè)計(jì)導(dǎo)電密封結(jié)構(gòu)。因此，還需要開(kāi)發(fā)輕質(zhì)、耐腐蝕的聚合物材料，以滿足電子設(shè)備輕量化和高度集成化的趨勢(shì)。

2 導(dǎo)電聚合物屏蔽材料耐腐蝕研究

2.1 導(dǎo)電填料型聚合物

最近，由絕緣聚合物和導(dǎo)電填料組成電磁屏蔽材料引起了廣泛的關(guān)注。這些材料的吸引力包括其質(zhì)量密度、化學(xué)穩(wěn)定性、成型能力和設(shè)計(jì)靈活性等。金屬或碳基材料已被用作有效的導(dǎo)電填料[19]，傳統(tǒng)的填料包括導(dǎo)電金屬顆粒、炭黑及石墨等材料。新型的導(dǎo)電填料，如石墨烯和碳納米管，具有縱橫比可控、重量輕、導(dǎo)電性和柔韌性優(yōu)異等優(yōu)勢(shì)，也被用于設(shè)計(jì)電磁屏蔽復(fù)合材料[20-22]。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，它們常被用作環(huán)境密封件而暴露于惡劣的環(huán)境中，這使得耐腐蝕性成為選擇導(dǎo)電復(fù)合材料的重要設(shè)計(jì)因素。

傳統(tǒng)的導(dǎo)電填料顆粒是金屬的，它們帶來(lái)了金屬的腐蝕特性。聚合物材料和與之接觸的金屬外殼材料之間的電偶相容性是選擇合適的聚合物材料的關(guān)鍵因素。聚合物材料和金屬外殼之間腐蝕電位的顯著差異可能會(huì)導(dǎo)致外殼金屬或聚合物材料的加速腐蝕。Xie 等人[23]揭示了接觸界面存在兩種腐蝕機(jī)制，即電偶腐蝕和電解腐蝕，并在一定程度上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。電磁屏蔽材料的腐蝕產(chǎn)物電阻率通常比它們?cè)牧细邘讉€(gè)數(shù)量級(jí)，從而嚴(yán)重降低電磁屏蔽的有效性。

具有良好的導(dǎo)電性和耐蝕性的銀常被用作導(dǎo)電填料，但使用銀填料的聚合物與鋁外殼接觸會(huì)導(dǎo)致接觸位置的鋁的腐蝕。通過(guò)電化學(xué)方法測(cè)試填料型聚合物材料的開(kāi)路電位，結(jié)果表明填充有純填料粉末（如Ag 和Ni）的聚合物具有與Ag 和Ni 金屬非常相似的開(kāi)路電位。然而，填充有涂層包覆顆粒的聚合物會(huì)產(chǎn)生一個(gè)混合電位。例如，鍍銀銅導(dǎo)電填料是通過(guò)在銅顆粒的表面涂覆一層薄薄的銀制成的。銀涂層帶來(lái)了銀的大部分導(dǎo)電性和耐腐蝕性，但由于顆粒的核心是由較便宜的材料制成的，因此成本較低。而且，鍍銀填料顆粒的電化學(xué)勢(shì)通常位于銀涂層和芯材之間，這是一種有效改善電偶腐蝕的策略[24]。

Gooch 等人[8]研究了能夠在飛機(jī)上使用的鍍銀鋁導(dǎo)電密封劑。鍍銀鋁材料是在鋁顆粒表面鍍上一層薄薄的銀，其電勢(shì)非常接近鋁的電勢(shì)，因此，在鋁基材上使用時(shí)有望具有優(yōu)越的耐腐蝕性能。對(duì)幾種導(dǎo)電密封劑進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)并在試驗(yàn)期間定期測(cè)量電阻和屏蔽效果。結(jié)果表明，鍍銀鋁填充密封劑的性能優(yōu)于鋁填充密封劑，鍍銀鋁填充的聚硅氧烷密封膠相對(duì)于純鋁填充材料表現(xiàn)出更好的耐蝕性。許亭等人[25]對(duì)比了用鍍鎳鋁粉和鍍鎳石墨分別填充硅橡膠的耐電化學(xué)腐蝕性能和電磁屏蔽性能。結(jié)果表明，在（30~1 200）MHz 頻率范圍內(nèi)，鍍鎳鋁粉/硅橡膠材料電磁屏蔽效能均在60 dB 以上，優(yōu)于鍍鎳石墨/硅橡膠材料電磁屏蔽效能。與鋁基材接觸時(shí)，鍍鎳鋁粉/硅橡膠材料相對(duì)鍍鎳石墨/硅橡膠材料具有良好的耐電化學(xué)腐蝕性能。

溫變英等人[26]通過(guò)懸浮液流延法制備了具有梯度分布結(jié)構(gòu)的PEI/Ni 電磁屏蔽膜。利用重力沉降原理使得金屬Ni 在薄膜厚度方向上的分布產(chǎn)生不對(duì)稱，如圖2 所示。薄膜上表面的部分PEI 樹(shù)脂含量高，抗腐蝕能力強(qiáng)；另一側(cè)填料含量高，電阻率低，電磁屏蔽性能優(yōu)異。在潮濕、濕熱、強(qiáng)堿、酸雨模擬溶液這四種體系下，PEI/Ni 梯度電磁屏蔽膜經(jīng)30 天環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，其外觀形貌變化不大，材料的電磁屏蔽效能基本沒(méi)有下降，表現(xiàn)出較好的耐腐蝕性，但強(qiáng)酸會(huì)導(dǎo)致樣品的電磁屏蔽性能喪失。

圖2 PEI/Ni 梯度電磁屏蔽薄膜橫截面SEM 照片[26]

Li 等人[27]通過(guò)一鍋水熱工藝制備了3D 石墨烯/Fe3O4納米復(fù)合材料，并將其摻入清漆中作為防腐和電磁屏蔽涂料。結(jié)果表明，石墨烯的骨架結(jié)構(gòu)可以有效地抑制Fe3O4團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)在清漆中的長(zhǎng)期良好分散。石墨烯/Fe3O4復(fù)合清漆在城市水和海水中浸泡三天，均表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性。兩種材料復(fù)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的強(qiáng)介電損耗和磁損耗，從而產(chǎn)生更好的電磁屏蔽性能。

2.2 本征型導(dǎo)電高分子

本征型導(dǎo)電高分子材料含有的共軛π 鍵結(jié)構(gòu)使其具備導(dǎo)電能力。常見(jiàn)的導(dǎo)電高分子包括聚苯胺（PANI）、聚吡咯、聚噻吩等，因其獨(dú)特的導(dǎo)電性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能等特點(diǎn)，在電磁屏蔽領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。例如，Qian 等人[28]采用4-甲苯磺酸鈉對(duì)聚吡咯改性以提高其電磁屏蔽效能；Zhao 等人[29]通過(guò)原位聚合法制備了石墨烯納米片/聚噻吩材料，同步提高聚噻吩的磁飽和值和電導(dǎo)率。此外，導(dǎo)電高分子材料在防腐蝕領(lǐng)域也有廣泛的研究。例如，Deberry 等人[30]報(bào)道了PANI 薄膜在酸溶液中對(duì)鋼具有陽(yáng)極保護(hù)作用，Mostafaei 等人[31]發(fā)現(xiàn)，屏障效應(yīng)和電化學(xué)鈍化效應(yīng)是PANI 的主要保護(hù)機(jī)制。這些研究為開(kāi)發(fā)耐腐蝕的電磁屏蔽功能性復(fù)合材料提供了參考。

Chen 等人[32]通過(guò)氧化聚合法制備了3，4，9，10-苝四甲酸二酐摻雜的聚苯胺（PTCA-PANI）復(fù)合材料，并考察了其電磁屏蔽和耐腐蝕性能。PTCA 雙官能有機(jī)分子可通過(guò)π-π 相互作用與聚苯胺相互作用，表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)測(cè)量反射損耗值來(lái)評(píng)估所制備的復(fù)合材料的電磁波吸收性能。結(jié)果表明，PTCA-PANI 材料由于電磁波衰減能力較強(qiáng)，具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能。此外，采用電化學(xué)阻抗譜和動(dòng)電位極化法研究了防腐性能。結(jié)果表明，PTCA-PANI 摻入的涂層在3.5 wt% NaCl 溶液中浸泡15 天后，由于PTCA-PANI 復(fù)合材料的鈍化和阻隔作用，具有99.98 %的長(zhǎng)期優(yōu)異耐腐蝕效率。Maruthi 等人[33]研究了摻雜CuO 的PANI 復(fù)合材料的屏蔽和耐腐蝕性能。結(jié)果表明，PANI/CuO 復(fù)合材料由于比表面積大，且部分存在異質(zhì)相組分，因此表現(xiàn)出較高的電磁干擾屏蔽效率。有效的混合網(wǎng)絡(luò)使電荷載流子能夠通過(guò)極化機(jī)制吸收和消耗電磁波能量。此外，PANI/CuO 復(fù)合系統(tǒng)中的極化子和雙極子運(yùn)動(dòng)也有助于高效反射和吸收電磁波能量。腐蝕研究證明，PANI/CuO 在5 M HCl 酸性溶液的低碳鋼表面起到陽(yáng)極抑制劑的作用，并且在一定范圍內(nèi)，保護(hù)效率隨著納米CuO 添加的增加而提高。

3 柔性電磁屏蔽材料的耐腐蝕

隨著電子設(shè)備小型化以及柔性電子產(chǎn)品的涌現(xiàn)，對(duì)柔性電磁屏蔽材料的需求顯著增加。金屬屏蔽材料在應(yīng)用中受到限制，因此，開(kāi)發(fā)柔性、輕質(zhì)、高性能的電磁屏蔽材料具有重要意義[34]。常見(jiàn)的柔性材料包括柔性織物和柔性薄膜，耐腐蝕性能也是在應(yīng)用中必須考慮的因素。

3.1 柔性織物

柔性導(dǎo)電織物通常由導(dǎo)電涂料涂覆在絕緣纖維上或者直接使用導(dǎo)電纖維編織而成[35]。一般來(lái)講，涂有Al，Cu，Ag 和Ni 等金屬的導(dǎo)電紡織品是常見(jiàn)的電磁屏蔽材料。其中銀涂層已被證明具有良好的導(dǎo)電性和屏蔽性，且具有良好的耐腐蝕性，但它的成本高昂。Yang 等人[36]報(bào)道了一種超疏水電磁屏蔽材料，該材料通過(guò)在靜電紡絲聚丙烯腈聚合物納米纖維上化學(xué)沉積銀納米簇，利用堿蝕刻處理來(lái)設(shè)計(jì)表面潤(rùn)濕性并協(xié)助金屬沉積，從而在高共軛電紡聚合物納米纖維上有效包裹銀納米團(tuán)簇。然后進(jìn)行硬脂酸改性。該材料具備柔性，機(jī)械耐用，超疏水，耐腐蝕等優(yōu)異性能。電磁屏蔽測(cè)試表明，樣品膜的電磁屏蔽效能高于90 dB，還在外部機(jī)械變形或模擬惡劣環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的屏蔽穩(wěn)定性，即使在經(jīng)過(guò)2 000 次彎曲循環(huán)后仍保持87.68 dB，僅比初始值低3.55 %。鹽霧試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)40 天試驗(yàn)，Ag 顆粒仍牢固地粘附在納米纖維表面，經(jīng)過(guò)高濃度鹽霧處理后纖維的簇狀結(jié)構(gòu)未被腐蝕，具有優(yōu)異的耐腐蝕性。

銅具有與銀相似的導(dǎo)電性，但其不耐腐蝕和易氧化。為了提高銅耐蝕性，Jiang 等人[37]將銅涂層與其他保護(hù)性涂層一起涂覆到聚酯織物上。首先銅鎳通過(guò)化學(xué)鍍沉積到聚酯織物上，然后將鎳-磷化學(xué)涂覆到鍍銅鎳聚酯織物的表面上。對(duì)比試驗(yàn)如圖3 所示，Ni-P/Cu-Ni 聚酯織物屏蔽效能與Cu-Ni 相似，但兩種樣品的屏蔽效能都遠(yuǎn)高于Ni-P 樣品，可以歸因于銅和鎳的電阻率差異。在3.5 wt% NaCl 溶液進(jìn)行腐蝕測(cè)試，結(jié)果表明，耐蝕性順序?yàn)镹i-P > Ni-P/Cu-Ni > Cu-Ni。Ni-P 沉積在鍍Cu-Ni聚酯織物上，提高了Cu-Ni 沉積物的耐腐蝕性。而且隨著Ni-P 的沉積時(shí)間增加，Ni-P/Cu-Ni 電鍍織物的屏蔽效能和耐腐蝕性有所增加?？傊?，化學(xué)鍍Ni-P/Cu-Ni 電鍍織物是滿足大多數(shù)應(yīng)用中耐腐蝕性和電磁屏蔽效能要求的最佳折衷方案。

圖3 不同鍍層樣品的EMI 屏蔽效果

3.2 柔性薄膜

柔性透明導(dǎo)電薄膜具有良好的導(dǎo)電性能和透光性能，被用于蜂窩電話、柔性觸摸屏和顯示器等柔性電子產(chǎn)品[38]。在這些透明材料中，氧化銦錫由于其缺乏柔韌性和銦的稀缺性而顯得不足，而碳材料則受到其高接觸電阻和相對(duì)較低的可見(jiàn)光透明度的限制。銀納米線（AgNW）具有優(yōu)異導(dǎo)電性、透明度和機(jī)械性能，但由于納米線的松散連接和在空氣中的耐腐蝕性差而產(chǎn)生高接觸電阻。可以在AgNW 上涂覆納米顆?；蚣{米片來(lái)改善薄膜的性能。Kim 等人[39]通過(guò)液-蒸氣壓力輔助濕法燒結(jié)制備了透明丙烯酸聚合物涂層/rGO/AgNW 電磁屏蔽膜，該膜表現(xiàn)出較高的溫濕度耐久性和良好的屏蔽性能（在相對(duì)透光率為85 %時(shí)超過(guò)24 dB）。然而，聚合物保護(hù)層可能會(huì)使整個(gè)電磁屏蔽膜更厚，這限制了其應(yīng)用。其他材料（MXene、GO、rGO 等）的保護(hù)效果通常在相對(duì)溫和的模擬環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，但不包括嚴(yán)重的腐蝕條件。Zhang 等人[40]采用超聲噴涂和電鍍方法制備了銀納米線/聚（3，4-乙烯二氧噻吩）/聚苯乙烯磺酸鹽/鎳（AgNW/PEDOT：PSS@Ni）透明導(dǎo)電膜。如圖4 所示，通過(guò)在AgNW/PEDOT：PSS 薄膜表面電鍍Ni，形成保護(hù)涂層和導(dǎo)電路徑，電磁屏蔽效能最好，高于AgNW、AgNW/Ni 和AgNW/PEDOT：PSS 三種樣品。機(jī)理分析認(rèn)為，當(dāng)AgNW 薄膜在沒(méi)有PEDOT：PSS 的情況下沉積Ni會(huì)形成不均勻的鍍層，降低了薄膜的導(dǎo)電性。PEDOT：PSS 的加入對(duì)AgNW 薄膜的導(dǎo)電均勻性有所改善，從而提高了電磁屏蔽性能。Ni 涂層進(jìn)一步降低了薄膜的電阻，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了電磁屏蔽性能。在0.5 mmol L-1的Na2S 溶液中進(jìn)行耐腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果表明耐腐蝕的Ni 涂層對(duì)AgNW/PEDOT：PSS 網(wǎng)絡(luò)具有良好的保護(hù)作用，該樣品在腐蝕試驗(yàn)后保持了相對(duì)較高的電磁屏蔽性能。由此產(chǎn)生的透明、柔性和耐腐蝕薄膜可應(yīng)用于在復(fù)雜環(huán)境中工作的電磁屏蔽裝置。

圖4

4 展望

為了滿足惡劣環(huán)境的應(yīng)用需求，在開(kāi)發(fā)電磁屏蔽材料時(shí)，越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始把耐腐蝕性能列為需要考慮的重要因素之一。本文總結(jié)了電磁屏蔽材料的耐腐蝕研究現(xiàn)狀，并對(duì)今后的研究方向進(jìn)行展望，主要有以下幾個(gè)方面：

1）電磁屏蔽材料的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是高效能、輕質(zhì)、低成本。在開(kāi)發(fā)新型電磁屏蔽材料時(shí)，兼顧考慮耐腐蝕性能將是一個(gè)重要的研究方向。

2）對(duì)于本征型導(dǎo)電高分子材料，通過(guò)摻雜或改性以提高耐腐蝕性能，但會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定性差、剛性大和難以熔融等缺點(diǎn)。需改進(jìn)或?qū)ふ倚碌闹苽浞椒▉?lái)避免這種缺點(diǎn)。

3）具有高效能、輕質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)的新型泡沫結(jié)構(gòu)或蜂窩結(jié)構(gòu)是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，具有巨大的應(yīng)用潛力。有必要對(duì)這種新型材料的耐腐蝕性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)估，這將是一項(xiàng)有前途和有意義的工作。

4）以石墨烯為代表的二維納米材料具有優(yōu)異的抗?jié)B透性能和導(dǎo)電性能，以其作為導(dǎo)電填料制備耐腐蝕和高效能的電磁屏蔽材料，可以發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，將是一個(gè)研究的關(guān)鍵。