目前, 国外发达国家电磁屏蔽材料发展很快, 特别是美国、 英国、日本等已经形成生产各种类别和系列规格的屏蔽材料产 业, 至上世纪80 年代末, 美国生产屏蔽材料的公司就已超过 25家, 年销售额以每年50%的增长率增长。国内在电磁屏蔽 材料领域相对滞后, 开发应用的品种较少, 屏蔽性能低, 未能形 成产品的系列化和产业化。研究较多限于频率1GH z以上的 屏蔽材料, 而10kH z ～ 1GH z范围内屏蔽材料的研究起步较晚, 仅有少数研究单位进行研究, 至今国内使用的高档屏蔽材料主 要依靠国外进口。
按电磁屏蔽机制, 电磁屏蔽材料分为3种:反射损耗为主, 吸收损耗为主, 反射损耗和吸收损耗相结合;按屏蔽材料的组 成可分为铁磁类、良导体类和复合类;按屏蔽材料制备与存在 形态可分为涂敷型和结构复合型。目前主要有以下4种形式 屏蔽材料:(1)高分子导电涂料;(2) 表面敷层型屏蔽材料; (3)纤维类复合材料;(4)发泡金属类。
1.高分子导电涂料
电磁屏蔽导电涂料按导电机理和组成可以分为本征型和 掺合型, 属于反射损耗为主或反射与吸收损耗相结合的材料。 目前研究较多的是掺合型导电涂料, 主要由高分子聚合物、稀 释剂、添加剂以及导电性填料组成, 即把导电微粒如金属粉末 金、银、铜、镍等和非金属粉末碳、石墨、云母片等掺入到高分子 聚合物, 如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯和乙烯基树脂等, 并 使其具有导电性。掺合型导电机理比较复杂, 导电效果和填料 种类以及填料在聚合物中的分散程度有关。
高分子导电涂料包括银系、碳系、铜系、镍系等。其中银系 导电涂料的导电性好而具有优良的屏蔽性能, 是开发和应用较 早的品种之一, 但由于价格昂贵成本过高, 主要应用在某些特 殊的领域。Cheng -H siung Peng 等在Ag纳米微粒上沉积尖 晶石铁酸盐Ni0. 5 Zn0. 5Fe2O4, 形成了以Ag作为核心以N iZn铁 酸盐作为包覆层结构的纳米粒子粉体, 把这种纳米粒子粉体填 充到树脂聚亚安酯中形成了高频电磁波的吸收体, 当频率为 9GH z时, 反射损耗超过了- 25dB。M aga li研制的填充了羟 基铁和铁酸盐粉末的涂料, 当频率在8 ～ 16GH z, 其反射损耗达 - 40dB。碳系涂料密度小、成本低, 但导电性相对较差, 屏蔽 效果不太理想, 一般用作防静电涂层。铜系涂料的电阻率低导 电性好, 但由于铜的密度较大易下沉, 在聚合物基体中分散不 好, 同时存在抗氧化性能差和填料用量大等问题, 其应用在很 长一段时期内受到限制。对于镍系导电涂料, 目前研究表明: 由于镍系涂料的价格适中, 氧化问题比铜轻, 因而成为当前欧 美等国电磁屏蔽用涂料的主流, 但镍的电导率较低, 其电磁参 数(电导率、磁导率、介电常数等)随频率而变化, 在低频区和 高频区的电磁屏蔽性能不理想, 因而在工程应用方面及屏蔽效 能、物理性能、环境性能上还有不少问题亟待解决。 采用微米镍粉、氧化锌晶须、SiC、锆钛酸铅、N i - Zn 软磁铁氧 体作为填料, 制备出宽频的高吸收低反射涂料, 在10kH z ～1GH z频段SE 达40dB。因电磁屏蔽涂料绝大多数均是溶剂型 的, 它们将对环境会产生有害的影响, 因此电磁屏蔽涂料的水 性化是导电涂料发展的一种必然趋势。
国际市场上有较多知名品牌如Acheson 公司的铜包银 E lec trodag SP029和纯银SP031A等系列导电涂料, 在喷涂膜厚 很薄(达0. 4m ils /10μm)的情况下仍具有极好的导电性。华因 科技有限公司对整体复合电磁屏蔽涂料的应用基础和层状复 合电磁屏蔽涂料的制备工艺与屏蔽机理进行了一些研究, 已成 功研制出PB151型和PB152型复合电磁屏蔽涂料。经原电子 工业部第四研究所(国家级电磁兼容检测中心)测试, 在10kH z ～ 1GH z频段, PB151型SE >40dB;PB152型SE >60dB, 涂料 技术指标达到国外Tem pe st技术及我国“军用电磁屏蔽涂料通 用规范”对电子设备的屏蔽要求, 具有良好的抗电磁波辐射及 屏蔽传导干扰的功能。 导电聚苯胺复合材料是一种新型的屏蔽材料, 与金属类屏 蔽材料相比, 具有易加工、质量轻、韧性好、电导率易于调节等 优势, 广泛涂覆于各种仪表或显示窗口, 通过反射、吸收损耗达 到EM I屏蔽目的。将乳液聚合法制备的直径约为5 ～ 20nm 的盐酸掺杂聚苯胺(PAN HC l)和直径为40 ～ 50nm 的DBSA掺杂的聚苯胺(PAN DBSA)与PVA水溶液共混, 混 合液浇铸成膜, 制得了逾渗阈值仅为0. 1%的浅绿色、高透明、 柔韧性好的导电纳米复合膜。PAN 含量为2. 0%时, PAN HC l∕ PVA及PAN DBSA ∕ PVA复合膜的电导率分别达到 4. 4 ×10- 5(S cm - 1)和1. 2 ×10- 8 (S cm - 1 )。
2018-03-13