复合材料的屏蔽效能特点
不同类型的材料对电磁场屏蔽效果的影响
不同类型的材料对电磁场屏蔽效果的影响电磁场屏蔽效果是指材料对电磁辐射的阻隔能力，能够减少或阻断电磁辐射对设备、人体或环境的影响。
不同类型的材料对电磁场屏蔽效果具有不同的影响。
本文将从金属材料、合金材料、导电聚合物材料和复合材料四个方面来讨论不同类型的材料对电磁场屏蔽效果的影响。
一、金属材料对电磁场屏蔽效果的影响金属材料是一种常见的电磁场屏蔽材料。
金属材料具有良好的电导率和反射性能，能够有效地阻隔电磁波的传播。
金属材料对电磁场屏蔽效果的影响主要取决于材料的种类、厚度和形状等因素。
一般来说，金属材料的电磁屏蔽效果随着厚度的增加而增强，但达到一定厚度后效果是递减的。
此外，不同金属材料的屏蔽效果也存在差异，如铁、铜、铝等金属材料的屏蔽效果依次递减。
二、合金材料对电磁场屏蔽效果的影响合金材料是由两种或更多种金属或非金属元素经过熔炼、混合制备而成的材料。
合金材料具有优良的物理性能和电磁屏蔽效果。
与单一金属材料相比，合金材料的电磁屏蔽效果通常更好。
这是因为合金具有多种相互作用的原子结构，使得电致抗、磁导率等性质得到改善，从而提高了电磁波的屏蔽效果。
此外，合金材料的屏蔽效果还与合金成分、结构和加工工艺等因素有关。
三、导电聚合物材料对电磁场屏蔽效果的影响导电聚合物材料是一种特殊的材料，具有金属导电性和聚合物材料的机械性能。
导电聚合物材料可通过掺杂导电粒子（如碳纳米管、石墨烯等）或导电聚合物（如聚苯乙烯、聚丙烯等）的方式实现电磁场的屏蔽。
导电聚合物材料具有轻质和可塑性的特点，相比金属材料更适合柔性电子和可穿戴设备等领域的应用。
导电聚合物材料的屏蔽效果主要取决于导电粒子或导电聚合物的含量、尺寸和排列方式等因素。
四、复合材料对电磁场屏蔽效果的影响复合材料是由两种或两种以上的材料组成的复合结构材料。
复合材料可以根据需要选择导电材料、绝缘材料和介电材料等组分，以实现不同的电磁屏蔽效果。
复合材料通常具有优良的机械性能、导电性能和耐腐蚀性能，能够有效地屏蔽电磁波的传播。
石墨烯与其复合材料的电磁波屏蔽性能研究
石墨烯与其复合材料的电磁波屏蔽性能研究石墨烯是一种具有特殊物理性质的薄片状材料，其单层由碳原子构成，有着高度的导电性和导热性。
与其他材料相比，石墨烯的电催化活性、热稳定性和机械强度都非常优异，因此被广泛用于电子、能源、传感器等领域的研究和应用。
在电磁波屏蔽性能方面，石墨烯及其复合材料也展现出了很好的潜力。
1. 石墨烯的电磁波屏蔽性能石墨烯是一种单层碳原子排列成的二维晶体，其结构具有很好的结构特性和物理性能，以及与传统材料相比具有更高的导电性和导热性。
由于石墨烯独特的电子能带结构和空间结构，具有优异的电磁波屏蔽性能。
一个最显著的优势是石墨烯的介电常数很低，使其对电磁波有很强的吸收能力。
石墨烯电磁波屏蔽性能可以归功于它的两个特性，一是单层厚度，二是非常好的导电性。
在超薄的石墨烯薄膜上，电磁波相互作用的作用距离较短，使得电荷的耗散非常强烈，并产生表面电阻。
在高电阻的污垢表面，能量被转化为热能，并有效地吸收电磁波。
石墨烯的晶格性质也影响着它的电磁波屏蔽性能，不规则的几何形状和碳原子排列可形成局部电荷堆积，从而加强了吸收电磁波的能力。
2. 石墨烯复合材料的电磁波屏蔽性能虽然石墨烯的单层厚度和优异的导电性使其成为一种很好的电磁波屏蔽材料，但由于其制备成本过高，生产中心性差等问题，导致其应用不太广泛。
为了克服这些问题，现在许多研究人员正在研究石墨烯的复合材料，以利用石墨烯的性能和其他材料的优点来制造出成本更低，效率更高的电磁波屏蔽材料。
石墨烯的复合材料有许多种类型，需要根据应用的需求和要求来选择适合的材料。
例如，石墨烯与聚合物混合后可以获得电磁波屏蔽材料，也可以使用金属纳米颗粒包覆的石墨烯来制造出具有优良抗干扰能力的材料。
3. 石墨烯复合材料电磁波屏蔽性能的优化石墨烯的复合材料有很好的电磁波屏蔽性能，但是这种性能还可以通过不断优化来提升。
例如可以通过石墨烯和其他材料的形状和组成来对其电磁波屏蔽性能进行调整。
在复合材料中增加石墨烯含量通常可以提高电磁波屏蔽性功能力，但这也会导致质量和成本增加。
电磁屏蔽复合材料电磁屏蔽效能探讨
电磁屏蔽复合材料电磁屏蔽效能探讨
最近几年来，随着电子信息技术的迅猛发展，电磁屏蔽的需求也
在急剧增加。
电磁屏蔽（EMI）是指一种能有效阻止外部电磁辐射对内
部电气设备的误操作或损坏的技术，并具有隔离有害电磁场的能力。
电磁屏蔽材料（EMI）是指由多种特殊材料形成电磁屏蔽层的特殊结构。
电磁屏蔽复合材料是指由多种不同的材料复合而成的电磁屏蔽材料。
电磁屏蔽复合材料的主要作用是抑制传导和反射介质对外部电磁
辐射的干扰。
它能有效的阻止外界的干扰，在使用过程中具有很强的
保护功能。
除了具有电磁屏蔽功能以外，电磁屏蔽复合材料还具备其
他特性，比如良好的柔性、耐低温、耐高温、耐冲击，抗紫外线能力。
电磁屏蔽复合材料的电磁屏蔽效能主要取决于五个因素：一是屏
蔽层材料的电磁屏蔽系数大小，这是保证抑制外部电磁辐射的基础；
二是屏蔽层材料的厚度，当屏蔽层厚度增加时，电磁屏蔽效果也会增强；三是屏蔽层的导热性、线路的设计、以及接触面的质量，提高屏
蔽层的导热性能和导线的质量，提高复合材料的电磁屏蔽效果；四是
复合材料的结构，即把电磁屏蔽层和衬底层包裹在外面层，以提高电
磁屏蔽性能；最后，电磁屏蔽复合材料的电磁环境也是影响电磁屏蔽
效果的一个重要因素。
通过对上述各项因素的系统考察，弄清电磁屏蔽复合材料的电磁
屏蔽效能，从而可以指导后续的应用场景的设计和制造，为电子信息
技术的发展提供保障。
材料电磁干扰屏蔽性能概述
材料电磁干扰屏蔽性能概述材料的电磁干扰屏蔽性能概述D.D.L.Chung纽约州立大学布法罗校区，复合材料研究实验室摘要本文对碳材料的电磁干扰屏蔽性能进行概述。
这些材料包括，复合材料，石墨乳，柔性石墨。
在复合材料中参杂直径为亚微米级的须筋能得到较好屏蔽效果，尤其是镀上镍以后。
柔性的石墨是非常有前途的电磁干扰垫圈材料。
关键词；碳复合材料、碳纤维、碳丝、膨胀石墨、电学性能1.绪论电磁干扰屏蔽是指材料对电磁波的反射或者吸收，因而这些材料起到防止射线渗入屏蔽层的作用。
电磁波，尤其是高频率的电磁波（例如手机发射的电磁波）有干扰电子设备的倾向。
世界各国政府对能够同时屏蔽电子源和射线源的电磁干扰屏蔽材料的需求正在日益增长。
现代社会对可靠的电子设备要求以及快速增长的无线电频率射线源决定了电磁干扰屏蔽材料变得极其重要。
电磁干扰屏蔽和电磁屏蔽有区别。
后者是指，对低频域的磁场（例如60Hz）进行屏蔽。
电磁干扰屏蔽材料和电磁屏蔽材料不同。
应用于电磁屏蔽干扰的碳材料，尤其是不连续的碳纤维正在快速增长。
本文对碳材料在电磁干扰屏蔽领域的前景进行了概述，包括结构型和非结构型的复合材料、石墨乳、电磁干扰垫片材料。
除了反射和吸收，多次反射也是屏蔽的一种机制。
多次反射指的是在屏蔽材料的很多的外表面和界面上反射，这种机制需要屏蔽材料存在大量的外表面和界面。
多孔材料和泡沫材料可以作为拥有大量外表面屏蔽材料的例子，包含有大量外表面的填充材料的复合材料课作为有大量界面屏蔽材料的例子。
当表面或者界面间的距离相对于趋肤深度很大时，多次反射的损失可以被忽略。
无论是反射，吸收，多次反射的损失都可以用dB来表示，总的反射损失量(以dB为单位)代表了屏蔽材料的性能，屏蔽材料的吸收损失和材料的厚度成比例。
高频率电磁干扰射线只能渗透到导电材料的表层区域，这种现象被称为趋肤效应。
平面波的电场渗入导体后随着深入导体内部以指数方式快速下降，电场下降到时进入到导体内部深度的称为趋肤深度，用数学公式表示就是（1）其中f为频率，磁场强度，渗透率=,为相对磁导率。
电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理和研究现状分析
电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理和研究现状分析0前言人类生活和生产中的电子产品和电子电器设备向空中发射或泄露的电磁波会形成电磁辐射。
表1所示为电磁波谱，其特点是波长依次由大到小,频率由低到高,能量由小变大。
电磁辐射不仅会干扰各种电子电器设备正常运转,而且还会给人类及其他生物体的健康带来威胁并产生损伤效应。
因此在许多场合需要采取电磁屏蔽的措施来消除或减少电磁辐射污染，国际无线电抗干扰特别委员会(CISPR)制定了相关的国际标准和试验方法。
研究表明,当电磁波的能量>124 eV时,就可以产生电离辐射效应。
根据表1所列出的电磁波各波段的特征参数,其中X射线和γ射线会对人体产生电离辐射效应,而可见光、红外线、微波则会对人体产生非电离辐射效应。
非电离辐射的危害机理主要体现在热效应、非热效应和累积效应3个方面。
表1 电磁波谱名称波长（真空中）/m频率/Hz能量/eV典型应用射频1~1043×（104~108） 1.24×（10-10~10-6）调频广播、导航、移动通信电视等微波10-3~13×（108~1011） 1.24×（10-6~10-3）雷达、卫星、微波炉、移动通信等红外线8×（10-6~10-3）3×1011~3.7×1014 1.24×（10-3~1）加热、夜视、光通信等可见光（380~800）×10-9（3.7~3.9）×1014 1.55×3.26——紫外线（10~380）×10-97.9×1014~3×1016 3.26~1.24×102杀菌、医学诊断X射线（10-3~1）×10-93×（1016~1020） 1.24×（102~106）癌症治疗、天体物理研究γ射线（10-3~10-4）×10-93×（1020~1021） 1.24×106——1电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理电磁屏蔽的作用是减弱由某些辐射源所产生的某个区(不包含这些源)内的电磁场效应,有效地控制电磁波从某一区域向另一区域辐射而产生的危害。
电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理和研究现状分析
电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理和研究现状分析吸收型电磁屏蔽复合材料的主要原理是通过材料中的导电性来吸收电磁波的能量。
当电磁波传播到材料表面时，材料中的导电粒子（如碳纳米管、金属纳米粒子等）可以与电磁波相互作用，并将其能量转化为热能。
这种转化过程会导致电磁波能量的衰减，从而实现电磁屏蔽的目的。
反射型电磁屏蔽复合材料的主要原理是通过材料中的磁导率来反射电磁波。
当电磁波传播到材料表面时，材料中的磁性物质（如铁氧体、铁磁金属等）会改变电磁波的传播特性，从而使其反射回去。
这种反射过程能够减少电磁波的穿透能力，从而达到屏蔽电磁波的目的。
目前，电磁屏蔽复合材料的研究现状如下：1.材料选择：研究者们在研究电磁屏蔽复合材料时，通常会选择导电性好、磁导率高的材料作为基质，并添加一定量的导电或磁性材料来增加导电性或磁导率。
常用的基质材料包括聚合物、陶瓷、纤维等，导电或磁性材料可以是金属粉末、纳米材料等。
2.复合材料制备：电磁屏蔽复合材料的制备通常有两种方法，一种是混合法，即将基质材料和导电或磁性材料混合均匀后烧结或注塑成型；另一种是包覆法，即将导电或磁性材料包覆在基质材料表面。
这两种方法都可以在一定程度上提高复合材料的屏蔽性能。
3.性能表征：研究者们通常通过测量复合材料的电导率、磁导率和屏蔽效果等指标来评估其性能。
电导率和磁导率可以通过四探针法和磁性测试仪等设备进行测量，而屏蔽效果则可以通过电磁波屏蔽实验来评估。
4.优化设计：为了提高电磁屏蔽复合材料的性能，研究者们通常会进行优化设计。
一方面，他们可以调整导电或磁性材料的含量和分布来控制复合材料的导电性或磁导率；另一方面，他们还可以选择合适的基质材料、调整复合材料的结构和形态等来改善其屏蔽性能。
综上所述，电磁屏蔽复合材料是一种具有很大应用潜力的材料，其屏蔽原理是通过导电性或磁导率来吸收或反射电磁波。
目前，研究者们正在通过选择合适的材料、进行制备和性能表征等方面的工作来提高电磁屏蔽复合材料的性能。
碳纳米管复合材料在电磁屏蔽中的应用
碳纳米管复合材料在电磁屏蔽中的应用近年来，随着无线通信、雷达系统、电子设备等领域的迅速发展，电磁波辐射对环境和人体健康的影响越来越受到关注。
为了有效地防护电磁辐射，碳纳米管复合材料被广泛应用于电磁屏蔽领域。
本文将重点探讨碳纳米管复合材料在电磁屏蔽中的应用现状、特性和发展前景。
1. 碳纳米管复合材料的基本概念碳纳米管是由碳原子构成的纳米级管状结构，具有良好的导电性和导热性能。
碳纳米管复合材料是将碳纳米管与其他材料（如聚合物、金属等）进行复合制备而成，既发挥了碳纳米管的优异性能，又兼有其他材料的优点。
2. 碳纳米管复合材料的电磁屏蔽机制碳纳米管复合材料在电磁屏蔽中的作用机制主要包括吸收、反射和散射。
碳纳米管可以通过吸收电磁波的能量将其转化为热能，从而实现电磁波的屏蔽效果。
此外，碳纳米管还可以通过反射和散射电磁波的方式将其导向其他方向，从而降低电磁波在材料内的传播。
3. 碳纳米管复合材料的制备方法制备碳纳米管复合材料的方法主要包括机械混合法、溶液浸渍法、电泳沉积法等。
机械混合法是将碳纳米管和基质材料进行机械搅拌，使其均匀混合；溶液浸渍法是将碳纳米管分散在溶液中，再将基质材料浸渍于其中；电泳沉积法是利用碳纳米管在电场作用下沉积到基质表面。
不同的制备方法可以得到具有不同性能的碳纳米管复合材料。
4. 碳纳米管复合材料在电磁屏蔽中的应用碳纳米管复合材料在电磁屏蔽领域具有广泛的应用前景。
首先，由于碳纳米管具有优异的导电性能，可以用于制备导电性能良好的电磁屏蔽材料。
其次，碳纳米管复合材料具有较低的密度和良好的力学性能，可用于制备轻量化的电磁屏蔽材料。
此外，碳纳米管复合材料还可以在微波和毫米波频段提供较高的电磁屏蔽效果，适用于无线通信和雷达系统等领域。
5. 碳纳米管复合材料的发展前景随着电子技术的不断进步和应用领域的扩大，对电磁屏蔽材料的需求也越来越大。
碳纳米管复合材料作为一种具有优异性能的材料，在电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景。
复合材料的电磁屏蔽性能研究与优化
复合材料的电磁屏蔽性能研究与优化近年来，随着电子设备的快速普及和无线通信的飞速发展，电磁辐射对人体健康和通信质量的影响日益凸显。
为了解决这个问题，复合材料的电磁屏蔽性能研究逐渐成为一个热门话题。
本文将介绍复合材料的电磁屏蔽性能研究的意义、方法以及优化策略。
首先，我们来了解一下复合材料的基本概念。
复合材料是指由两种或两种以上的材料组成的具有新的特性的材料。
通过将不同性质的材料按一定比例混合制备而成。
复合材料可以具有很高的强度、轻质化、高刚度等优点，因此在航空、航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
复合材料的电磁屏蔽性能研究是指探究复合材料对电磁辐射的屏蔽效果以及相关机理的研究。
一方面，物质的本身对电磁辐射的散射和吸收会降低传播的强度，从而起到屏蔽的效果。
另一方面，复合材料的结构设计也会对电磁波的传播产生影响，因此研究电磁屏蔽性能既包括对材料本身的研究，也涉及结构的设计与优化。
为了研究复合材料的电磁屏蔽性能，科学家们提出了一系列的实验方法和仿真模拟技术。
常用的实验方法包括剪切箱实验、开路实验和波导法等。
剪切箱实验主要通过测量复合材料在不同频率下的反射损耗和透射损耗来评估其电磁屏蔽性能。
开路实验则通过将复合材料作为完全隔离的屏蔽体，测量其在外界电磁场作用下的电磁波穿透情况来评估屏蔽效果。
波导法则通过将复合材料置于波导中，测量复合材料中电磁波的传播和衰减情况来研究电磁屏蔽性能。
与实验方法相比，仿真模拟技术具有成本低、实验环境易控制的优势。
目前，有限元方法和时域有限差分法是两种常用的仿真模拟方法。
有限元方法通过划分出大量互不连接的小单元，建立模型并求解得到电磁场的分布情况，进而评估电磁屏蔽性能。
时域有限差分法则将电磁波方程离散化处理，通过数值求解得到电磁波的传播与衰减情况。
这些仿真模拟方法可以帮助科学家们更加清晰地了解复合材料的电磁屏蔽性能，并为后续的优化提供参考。
针对复合材料的电磁屏蔽性能优化，科学家们提出了多种策略。
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１９ 科技咨询导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ工 程 技 术２００７ ＮＯ．２５Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ１ 引言随着科学技术和工业的发展，特别是电子和信息技术的发展，愈来愈多的电器和电子设备被广泛应用于工业企业和人民生活中，然而由此所带来的“电磁污染”也对电器和电子设备的正常使用，电子信息的传输以及人们的健康带来了愈来愈严重的问题。
因此各国对电磁兼容和电磁屏蔽提出了严格的要求。
电磁屏蔽材料是实现电磁屏蔽的重要的物质基础。
传统的致密形金属板材作为电磁屏蔽材料的使用，由于具有较大的重量，加工安装比较复杂，缝隙处难以密封等固有的缺点，使它的适用性受到了极大的限制。
因此研究开发新型的具有高效轻质适用性强的电磁屏蔽材料具有重要的意义。
对于新型电磁屏蔽材料的研究开发，利用导电组分作为填料的复合型电磁屏蔽材料是一种主要的研究方法。
在当前的工作中，研究开发了一种由金属粉末／导电聚合物和基体材料构成的高效轻质复合电磁屏蔽涂料［１］。
电磁屏蔽效能（ＳＥ）是衡量电磁屏蔽材料性能的最重要的参数，单位为ｄＢ。
电磁屏蔽效能反映了电磁屏蔽材料对电磁波的衰减程度，可以表达为［２］：其中，Ｅｂ、Ｅａ为屏蔽前、后的电场强度，Ｈｂ、Ｈａ为屏蔽前、后的磁场强度，Ｐｂ、Ｐａ为屏蔽前、后的能量场强度。
电磁屏蔽材料对电磁波的衰减主要是通过材料对电磁波反射（Ｒ），吸收（Ａ）和多次反射（Ｂ）来实现的［３］。
其中对电磁波的反射损耗，吸收损耗以及多次反射损耗可以从电磁学的基本理论加以计算［４］。
其中反射损耗可以表示为：其中，ＲＥ，ＲＨ，ＲＰ分别代表对应于电场波，磁场波和平面波的反射损耗。
Ｇ为电导率，ｆ为电磁波的频率，μ为相对磁导率，ｒ１为相对于波源的距离。
对于吸收损耗可以利用下式进行计算：其中，ｔ为电磁屏蔽材料的厚度。
一般而言当吸收损耗大于６ｄＢ时，多次反射损耗的作用可以忽略。
综合分析上述的计算公式，可以看到随着屏蔽材料电导率的增加，对于平面波（远场源）而言，其反射损耗和吸收损耗总是增加的，也就是说其屏蔽效能将随着材料电导率的增加而增加，这也是目前在屏蔽材料研究开发中普遍的认识。
然而在当前对复合电磁屏蔽材料的研究过程中，实验的结果表明，好的电导率是获得高的屏蔽效能的必要条件。
但是高的导电性能并不一定能够获得好的屏蔽效能。
在复合型电磁屏蔽材料中，导电粒子的分布状态以及和基体材料之间的结合等微观结构因素对材料的屏蔽效能也具有重要的作用。
在本文的工作中，为简化分析，仅利用金属Ｎｉ粉作为导电填料，来分析讨论由于不同体积分数的金属粉末造成的电导率和分布状态的变化对屏蔽材料屏蔽效能的影响。
２ 实验以体积分数为５％，１０％，１５％，２０％，２５％和３０％的金属Ｎｉ粉（粒子平均尺寸为２微米）为导电填料，以丙烯酸树脂为涂料的基体材料制成电磁屏蔽涂料。
涂料制备完成后，调解粘度并喷涂于经表面处理的圆形绝缘板基材上，室温固化７２ｈ。
涂层的厚度约为０．３ｍｍ。
涂层的表面电阻采用数字万用表测量，屏蔽效能委托信息产业部电子工业标准化研究所按照标准ＳＪ２０５２４－９５（材料屏蔽效能的测试方法）进行测试。
在北京科技大学利用Ｌｅｏ－１４５０扫描电镜观察了涂层的显微组织形貌以分析涂层中导电颗粒的分布情况。
３ 实验结果和讨论图１是具有不同体积分数金属Ｎｉ粉导电涂料的表面电阻的变化规律。
当金属粉末的体积分数为５％时，其涂料基本是不导电的。
在这种情况下涂料基本不具有屏蔽效能。
当金属粉末的含量增加到１０％体积分数，这时涂料具有导电的性质，其表面电阻达到１．８Ω。
继续增加金属粉末的含量到１５％，这时涂料的电阻迅速下降到０．４Ω。
再继续增加金属填料的体积分数，涂料地表面电阻降低，但是降低的幅度明显平缓，仅从１５％时的０．４Ω降低到３０％体积分数的０．２Ω。
在复合型导电材料中，其导电机理主要是通过材料内部导电网络的形成。
当导电填料的体积分数较低，不足以形成有效的导电网络时，不能获得具有良好电导率的屏蔽材料。
根据实验研究［５］复合电磁屏蔽材料的电导率随着导电填料体积分数的增加存在一个临界值，如图２所示。
这个临界值被称之为“渗滤阈值”（Ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）［５－６］。
随着导电填料体积分数的增加，开始时电阻的降低较小。
当金属导电填料的体积分数接近“渗滤阈值”时，材料的电阻将会显著的降低。
在进一步增加导电填料的体积分数，材料的电阻下降不明显。
这与当前的研究结果是一致的。
复合材料的“渗滤阈值”与导电粒子的尺寸密切相关［７］。
对当前研究的金属Ｎｉ粉，其“渗滤阈值”在１５％的体积分数。
图２ “渗滤阈值”的概念选择具有良好电导性的１５％，２０％和３０％体积分数的金属填料的电磁屏蔽涂层样品测量屏蔽效能，其实验结果如图３所示。
从实验复合材料的屏蔽效能特点王振基１ 朱国辉１，２ 毛卫民１（１北京科技大学材料科学与工程学院； ２安徽工业大学材料科学与工程学院 安徽省材料重点实验室）摘 要：本文讨论了复合电磁屏蔽材料中导电组分的体积分数对材料电导率和屏蔽效能的关系。
体系中导电组分体积分数的增加提高了材料的导电性能。
一般认为电磁屏蔽材料的屏蔽效能随着材料的电导率的增加而增加。
然而研究的结果表明，这种规律仅适用于传统的由致密金属所构成的电磁屏蔽材料。
而对于由金属粉末与基体材料构成的复合电磁屏蔽材料，其良好的导电性是获得优异屏蔽效能的必要条件，但并不是充分条件。
良好的屏蔽效能不仅取决于材料自身的电导率，而且与材料中金属粉末和基体材料的分布密切相关。
导电组分体积分数的变化，导致体系中导电组分的分布状态的变化，从而影响了导电网络的形成和导电机理的构成，是这类复合型电磁屏蔽材料屏蔽效能的特点。
关键词：复合材料 屏蔽效能 电导率中图分类号：ＴＢ３３文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－０５３４（２００７）０９（ａ）－００１９－０２图１ 表面电阻随Ｎｉ份体积分数的变化２０科技咨询导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ２００７ ＮＯ．２５Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｈｅｒａｌｄ工 程 技 术结果可见，随着金属粉末的体积分数从１５％增加到２０％和３０％，其屏蔽效能不仅没有随着表面电阻的降低而增加，反而有所降低。
根据引言中的论述，如果从经典的电磁屏蔽理论［４］，随着材料电导率的增加其电磁屏蔽效能应随之增加。
但是图３的实验结果与之相反，这必须从复合电磁屏蔽材料的特点来进行分析。
对于复合电磁屏蔽材料，由于其导电组分的构成并不如同传统金属材料一样是一个致密的导电层，而是由导电粒子形成的导电网络，因此除了材料的表面电阻外，导电网络的微观结构也是影响电磁屏蔽效能的重要参数之一。
图４是三种具有不同体积分数Ｎｉ粉的电磁屏蔽涂料涂层的微观结构图像。
从图中可见，所有涂层的微观结构主要由金属粉末形成的导电网络和包覆的基体树脂以及少量的空洞所组成。
当Ｎｉ粉的体积分数达到１５％时，金属粉末在树脂的包覆下形成了网络结构，而且具有很好的分散性，网络结构明显，如图４－１所示。
随着金属粉末体积粉末的增加，粉末的团聚现象明显增加，而网络的特征逐步不明显，如图４－２和４－３所示。
这是由于随着金属粉末的体积分数增加，作为基体材料的树脂（溶剂）量减少而不利于粉末颗粒的分散去形成理想的网络。
当导电填料的体积分数较高时，粉末之间的直接接触在导电网络形成的过程中所占的比例增加，材料主要是通过直接的导电通道来提供材料的屏蔽效能，相当于电流流过电阻的导电机理。
而对应于一个理想的金属粉末的体积分数时，在本文的研究中约为１５％的体积分数，一方面金属粒子的直接接触可以形成直接的导电通道，另一方面由于有较多的基体材料的存在，可以在大量的金属粉末表面形成一层很薄的树脂薄膜，在电磁场的作用下，被激活的电子可以越过树脂界面跃迁到相邻的导电粒子上，形成较大的隧道电流－“隧道效应”［８－１０］，相当于在屏蔽材料的内部起着分布电容的作用。
在这种情况下，直接接触的导电粒子相当于电流流过电阻，而不直接接触的粒子通过隧道效应实现导电，相当于电阻与电容并联后再与电阻串联的导电机理来提供材料的屏蔽效能。
由此可见金属粉末体积分数的变化，通过对屏蔽材料的内部微观结构的改变从而造成了形成屏蔽效能的导电机理构成的差别。
对于这种导电机理的差别对屏蔽效能中反射损耗和吸收损耗的定量或半定量的分析还需要进一步系统的工作。
同时，由于这种微观结构分布的差别造成的空洞的数目和分布可能对屏蔽效能也有一定的影响。
４ 结语随着复合电磁屏蔽涂料中到电阻分体积分数的增加，材料的导电性显著增加。
但是当导电组分的体积分数增加到一个临界值－“渗滤阈值”之后，进一步增加导电组分的体积分数对材料的导电性影响不大。
具有良好的导电性是获得良好屏蔽效能的必要条件。
但是当导电组分的体积分数达到“渗滤阈值”之后，材料的屏蔽效能不仅与材料的导电性相关而且还与材料中导电组分的分布状态相关。
导电组分体积分数的增加所引起的导电机理构成的变化对反射损耗和吸收损耗的影响以及空洞的数目和分布是影响电磁屏蔽材料屏蔽效能的重要因素。
因此在复合电磁屏蔽材料的研究开发过程中，不仅需要考虑导电组分的体积分数，同时还需要分析导电组分的分散性和分布状态对电磁屏蔽效能的影响。
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