目前, 國外發達國家電磁屏蔽材料發展很快, 特別是美國、 英國、日本等已經形成生產各種類別和系列規格的屏蔽材料產 業, 至上世紀80 年代末, 美國生產屏蔽材料的公司就已超過 25家, 年銷售額以每年50%的增長率增長。國內在電磁屏蔽 材料領域相對滯后, 開發應用的品種較少, 屏蔽性能低, 未能形 成產品的系列化和產業化。研究較多限于頻率1GH z以上的 屏蔽材料, 而10kH z ～ 1GH z范圍內屏蔽材料的研究起步較晚, 僅有少數研究單位進行研究, 至今國內使用的高檔屏蔽材料主 要依靠國外進口。
按電磁屏蔽機制, 電磁屏蔽材料分為3種:反射損耗為主, 吸收損耗為主, 反射損耗和吸收損耗相結合;按屏蔽材料的組 成可分為鐵磁類、良導體類和復合類;按屏蔽材料制備與存在 形態可分為涂敷型和結構復合型。目前主要有以下4種形式 屏蔽材料:(1)高分子導電涂料;(2) 表面敷層型屏蔽材料; (3)纖維類復合材料;(4)發泡金屬類。
1.高分子導電涂料
電磁屏蔽導電涂料按導電機理和組成可以分為本征型和 摻合型, 屬于反射損耗為主或反射與吸收損耗相結合的材料。 目前研究較多的是摻合型導電涂料, 主要由高分子聚合物、稀 釋劑、添加劑以及導電性填料組成, 即把導電微粒如金屬粉末 金、銀、銅、鎳等和非金屬粉末碳、石墨、云母片等摻入到高分子 聚合物, 如丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯和乙烯基樹脂等, 并 使其具有導電性。摻合型導電機理比較復雜, 導電效果和填料 種類以及填料在聚合物中的分散程度有關。
高分子導電涂料包括銀系、碳系、銅系、鎳系等。其中銀系 導電涂料的導電性好而具有優良的屏蔽性能, 是開發和應用較 早的品種之一, 但由于價格昂貴成本過高, 主要應用在某些特 殊的領域。Cheng -H siung Peng 等在Ag納米微粒上沉積尖 晶石鐵酸鹽Ni0. 5 Zn0. 5Fe2O4, 形成了以Ag作為核心以N iZn鐵 酸鹽作為包覆層結構的納米粒子粉體, 把這種納米粒子粉體填 充到樹脂聚亞安酯中形成了高頻電磁波的吸收體, 當頻率為 9GH z時, 反射損耗超過了- 25dB。M aga li研制的填充了羥 基鐵和鐵酸鹽粉末的涂料, 當頻率在8 ～ 16GH z, 其反射損耗達 - 40dB。碳系涂料密度小、成本低, 但導電性相對較差, 屏蔽 效果不太理想, 一般用作防靜電涂層。銅系涂料的電阻率低導 電性好, 但由于銅的密度較大易下沉, 在聚合物基體中分散不 好, 同時存在抗氧化性能差和填料用量大等問題, 其應用在很 長一段時期內受到限制。對于鎳系導電涂料, 目前研究表明: 由于鎳系涂料的價格適中, 氧化問題比銅輕, 因而成為當前歐 美等國電磁屏蔽用涂料的主流, 但鎳的電導率較低, 其電磁參 數(電導率、磁導率、介電常數等)隨頻率而變化, 在低頻區和 高頻區的電磁屏蔽性能不理想, 因而在工程應用方面及屏蔽效 能、物理性能、環境性能上還有不少問題亟待解決。 采用微米鎳粉、氧化鋅晶須、SiC、鋯鈦酸鉛、N i - Zn 軟磁鐵氧 體作為填料, 制備出寬頻的高吸收低反射涂料, 在10kH z ～1GH z頻段SE 達40dB。因電磁屏蔽涂料絕大多數均是溶劑型 的, 它們將對環境會產生有害的影響, 因此電磁屏蔽涂料的水 性化是導電涂料發展的一種必然趨勢。
國際市場上有較多知名品牌如Acheson 公司的銅包銀 E lec trodag SP029和純銀SP031A等系列導電涂料, 在噴涂膜厚 很薄(達0. 4m ils /10μm)的情況下仍具有極好的導電性。華因 科技有限公司對整體復合電磁屏蔽涂料的應用基礎和層狀復 合電磁屏蔽涂料的制備工藝與屏蔽機理進行了一些研究, 已成 功研制出PB151型和PB152型復合電磁屏蔽涂料。經原電子 工業部第四研究所(國家級電磁兼容檢測中心)測試, 在10kH z ～ 1GH z頻段, PB151型SE >40dB;PB152型SE >60dB, 涂料 技術指標達到國外Tem pe st技術及我國“軍用電磁屏蔽涂料通 用規范”對電子設備的屏蔽要求, 具有良好的抗電磁波輻射及 屏蔽傳導干擾的功能。 導電聚苯胺復合材料是一種新型的屏蔽材料, 與金屬類屏 蔽材料相比, 具有易加工、質量輕、韌性好、電導率易于調節等 優勢, 廣泛涂覆于各種儀表或顯示窗口, 通過反射、吸收損耗達 到EM I屏蔽目的。將乳液聚合法制備的直徑約為5 ～ 20nm 的鹽酸摻雜聚苯胺(PAN HC l)和直徑為40 ～ 50nm 的DBSA摻雜的聚苯胺(PAN DBSA)與PVA水溶液共混, 混 合液澆鑄成膜, 制得了逾滲閾值僅為0. 1%的淺綠色、高透明、 柔韌性好的導電納米復合膜。PAN 含量為2. 0%時, PAN HC l∕ PVA及PAN DBSA ∕ PVA復合膜的電導率分別達到 4. 4 ×10- 5(S cm - 1)和1. 2 ×10- 8 (S cm - 1 )。
2018-03-13