电磁波屏蔽原理和屏蔽材料
电磁波屏蔽原理和屏蔽材料
作者：陈亚庆
指导老师：魏相飞
摘要：电磁波对人类文明与社会发展具有重要的意义。电磁波作为信息的载体应用于通信、广播、电视，作为探求未知物质世界的手段用于雷达、导航、遥感遥测等。随着科学技术的发展，越来越多的电磁波的应用被发现。但电磁波在造福人类的同时也给环境带来污染。本课题要求通过广泛的调研，了解电磁波的传播原理，屏蔽原理以及相关的屏蔽材料。
关键字：电磁波；电磁波屏蔽；电磁波屏蔽材料。
The Electromagnetic Shielding Principle And Shielding Material Abstract：The electromagnetic wave to the human civilization and social development has the vital significance. Electromagnetic wave as the carrier of application information in communication, broadcast, television, by exploring the unknown material world means used in radar, navigation, remote sensing etc. With the development of science and technology, more and more application of electromagnetic waves was found. But the electromagnetic wave in the benefit of mankind but also pollute the environment. This topic through extensive investigation and research, understand the electromagnetic shielding and material, shielding principle and material Keyword：Electromagnetic waves,; electromagnetic screen; Electromagnetic shielding materials.
引言：老一辈物理学家麦克斯韦，赫兹等发现并创立了电磁理论，为后人开拓电磁波在各个领域内的应用奠定了坚实的基础；如今，电磁波已经成为我们生产生活不可或缺的工具，随着科技的发展和人类认识水平的提高，电磁波应用的途径越来越多、范围越来越广。电磁波给人们带来生活便利与社会进步的同时，也给我们环境带来了污染，危害着我们的健康。近些年来，由于伴有电磁辐射的设施大量增加，电磁辐射对环境及人体健康的影响已成为人们关心的话题，电磁污染源包括：广播、电视电脑系统、通讯发射系统、高压输电线路、工业等等，为了更加了解我们身边无形的杀手，许多电磁方面学者做了大量研究，并获得了大量成果，研究出电磁辐射原理，总结了如屏蔽、射频接地、线路设计与元件结构等等防护方法。各研究学者从原理出发，发现了电磁辐射对人体的危害途径并加以分类，如：慢性危害，急性危害，远期危害等以及电磁波危害人体的基本机理，如电磁波主要通过对人体几大系统的作用，如内分泌系统、心脑血管系统、中枢神经系统等。从改变系统的均衡状态，产生各种疾病症状。本文通过广泛的调研，介绍了电磁波的传播原理，再分析总结出电磁波的屏蔽原理。通过对电磁波屏蔽原理的分析，了解电磁波的屏蔽材料，如何有效的预防电磁波的污染。
1 电磁波的原理
电磁波（又称电磁辐射）是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量，电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、x射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780 nm之间，称为可见光[5]。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。因此，人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。但是只有处于可见光频率之内的电磁波，才可以被人们看到的。
2 电磁波性质
电磁波的磁场、电场及传播方向三者互相垂直。电磁波为横波。振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变，强度与距离的平方成反比，电磁波本身带动能量，任何位置的能量功率与振幅的平方成正比。电磁波传播速度等于光速c（3×108 m/s）。在空间传播的电磁波，与距离最近的电场（磁场）强度方向相同，其量值最大两点之间的距离，就是电磁波的波长λ，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。三者之间的关系c=λf。
电磁波频率低时，主要借导电体才能传递。在低频的电振荡中，磁与电之间的相互变化比较缓慢，其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去；电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递，在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中，磁电互变甚快，能量不可能全部返回原振荡电路，于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去，不需要介质也能向外传递能量，这就是一种辐射，举例来说，太阳与地球之间的距离非常遥远，但在户外时，我们仍然能感受到和煦阳光的光与热，这就好比是“电磁辐射借由辐射现象传递能量”的原理一样[5]。
通过不同介质时，电磁波也会发生折射、反射、散射、绕射及吸收等。电磁波的传播不需要介质，同频率的电磁波，在不同介质中的传播速度不同。不同频率的电磁波，在同一种介质中传播时，频率越大折射率越大，速度越小。且电磁波只有在同种均匀介质中才能沿直线传播，若同一种介质是不均匀的，电磁波在其中的折射率是不一样的，在这样的介质中是沿曲线传播的。电磁波的波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。机械波与电磁波都能发生折射、反射、衍射、干涉，因为所有的波都具有波动性。
3 电磁波对人的影响
电磁波带给人们方便的同时，也给人们的身体健康带来危害。从大的方面说，电磁辐射的生物效应分为电离辐射效应和非电离辐射效应两种。当电磁波的能量>124 eV时，就可以产生电离辐射效应。我们所熟知的x射线和γ射线所具有的能量均超过了这个值，会对人体产生
电离辐射效应，而能量稍弱的可见光、红外线、微波、无线电波、红外线、微波，会对人体产生非电离辐射效应。
4 电磁屏蔽原理
电磁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，其作用原理是采用低电阻的导体材料，由于导体材料对电磁能流具有反射和引导作用，在导体材料内部产生与源电磁场相反的电流和磁极化，从而减弱源电磁场的辐射效果，通常用屏蔽效能(SE)来表示[4]。
EMI屏蔽是指电磁波的能量被材料吸收或反射造成的衰减，通常以屏蔽效能(Shielding Effectiveness，SE)表示，屏蔽效能是指未加屏蔽时某一观测点的电磁波功率密度与经屏蔽后同一观测点的电磁波功率密度之比，即屏蔽材料对电磁信号的衰减值:
SE=20log(P i/P0) （1）
式中Pi，和P0;分别表示入射和透射电磁波的功率密度，屏蔽效能的单位为分贝(dB)；衰减值越大，表明屏蔽效能越好；EMI屏蔽有近场和远场两种，当辐射源和屏蔽材料之间的距离(D)大于λ/2π时，属于远场屏蔽，其中λ是辐射源的波长。当D＜λ/2π时，属于近场屏蔽。电磁波人射到材料表面时，会发生吸收、反射、内部反射和透射(如图1)[8]。
图1 电磁波入射示意图：1-屏蔽材料；2-塑料；3-透射波；4-吸收；5-入射波；6-外反射；7-内反射）屏蔽效能为电磁波被屏蔽层反射、吸收及内部反射之和，表示公式为: SE=R+A+B，式中R为反射损耗，A为吸收损耗，B为内部反射损耗。A与电磁波的类型(电场或磁场)无关，只要电磁波通过屏蔽材料就会有吸收，屏蔽效能与材料的电导率及磁导率成正比，并与材料厚度呈线性增加。多层材料的叠加可减小磁畴壁，从而增加磁导率，故而材料越厚，吸收损耗越大。R与辐射源的类型及屏蔽材料到辐射源的距离有关，且与材料的表面阻抗有关。对于高频，A的值很大，B可以忽略不计。而对于低频，A的值很小，B就必须考虑。
ICP（intrinsic conductive polymer）材料，如PANI(聚苯胺)、PPY（聚吡咯）、PTH（聚
噻吩），具有较高的电导率和介电常数，加上质轻、环境稳定性好等优点，是应用前景十分广阔的EMI 屏蔽。尤为重要的是，ICP 不仅能通过反射损耗，更能通过吸收损耗达到EMI 屏蔽目的，因而比金属屏蔽材料更具优势。下表为典型金属材料和ICP 材料物理性能的比较。
表1（典型金属材料和ICP 材料物理性能的比较）
按工作原理，电磁屏蔽可分我以下三类：电场屏蔽：静电屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用良好的接地的金属导体制作）；磁场屏蔽：静磁屏蔽、低频交变磁场屏蔽（利用高导频率材料构成低磁阻通路）；电磁屏蔽：用于高频电磁场的屏蔽（利用反射和衰减来隔离电磁场的耦合）。我们用屏蔽效能来定量评价屏蔽体的性质，屏蔽效能的定义为：
（2） （3） E0、H0-未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场，E 0、H 0-未加屏蔽时空间中某点的电（磁）场。
4.1 电场屏蔽
电场屏蔽是防止两个设备（原件、部件）间的电容性耦合干扰。电场屏蔽可以分为静电屏蔽和低频交变电场屏蔽两种。静电屏蔽的原理是经典平衡，要求屏蔽材料的完整性和良好的接地（如图二）。低频交变电场屏蔽主要是抑制低频电容性耦合干扰，主要的设计要点是低频交变电场屏蔽屏蔽体的材料以良导体为好，对厚度无要求；屏蔽体的形状对对屏蔽效能有明显影响；屏蔽体好靠近受保护的设备；屏蔽体要有良好的接地。
图2 静电屏蔽原理示意图
4.2 磁场屏蔽
磁场屏蔽也可以分为低频磁场屏蔽和高频磁场屏蔽两种。低频磁场屏蔽是利用高导磁率
1E SE E =01
H SE H =01(dB)20log E SE E =01(dB)20log H SE H =或 或
的铁磁材料（如铁、硅钢片、坡莫合金），对干扰的磁场进行分路：高频磁场屏蔽是利用低电阻的良导体中形成的涡电流产生反向磁通抑制入射磁场。磁场屏蔽原理的设计要点是屏蔽体要选用高导磁率的材料，但应防止次饱和；尽量缩短磁路长度，增加屏蔽体的截面积（厚度）；被屏蔽物体不要紧贴在屏蔽物体上；注意屏蔽体的结构设计，缝隙或长条通风孔循着磁场方向分布；对于强磁场的屏蔽可采用多层屏蔽，防止发生磁饱和；对于多层屏蔽，应注意磁路上的彼此绝缘；
4.3 电磁屏蔽
电场屏蔽的原理是在入射表面的反射衰减；未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料吸收的衰减；在屏蔽体内部的多次反射衰减(只在吸收衰减<15 dB情况下才有意义)；电磁屏蔽的设计要点是屏蔽材料越厚，吸收损耗越大，厚度增一个趋肤深度，吸收损耗增加得9 dB；磁导率越高，吸收损耗越大；电导率越高，吸收损耗越大；频率越高，吸收损耗越大。
5 电磁屏蔽材料
如何采用有效的办法屏蔽外来辐射，防止电磁辐射对人的伤害，以及减少电磁辐射污染，保护生态环境，已成为亟待解决的问题，我们日常接触到的电磁波，其穿透能力都不是很强，可以用屏蔽方法减少或阻止电磁波的辐射，利用电磁辐射屏蔽材料就是最直接有效的防护方式之一[4]。
电磁辐射防护材料的基本原理主要是电磁波穿过防电磁辐射材料时，电磁波在材料内的多次反射产生电磁反射、电磁吸收，导致电磁波能量衰减。根据电磁波的传播原理，人们研究了适用于不同领域的各种电磁屏蔽技术，如电磁屏蔽纺织和非织造产品、电磁屏蔽纸技术、板材技术、薄膜技术和织物技术等。根据Schelkunoff电磁屏蔽理论，金属材料的电磁屏蔽效果为电磁波的反射损耗、电磁波的吸收损耗与电磁波在屏蔽材料内部多次反射过程中的损耗三者之和。银、铜、铝等是极好的电导体，相对电导率αr大，电磁屏蔽效果以反射损耗为主;而铁和铁镍合金等属于高磁导率材料，相对磁导率μr大，电磁屏蔽衰减以吸收损耗为主，一般情况下，材料的导电性越好，屏蔽效果越好;随着频率升高，电磁波穿透力增强，屏蔽效果下降[6]。过去的几十年里，家用电器发展迅速，给我们生活带来了诸多方便，同时电磁波辐射的污染问题也日益严重，因此人们研究了适合众多领域的电磁屏蔽技术。目前较好地并可用于电磁屏蔽产品的新材料主要有本征导体高聚物材料(如聚苯胺、聚苯撑、聚吡咯等)、碳纤维材料、有机导电纤维材料(如金属氧化物等)、金属微粉材料(如羰基铁、羰基镍等)、纳米材料、功能纤维材料(碳化硅纤维等)等[4]。按生产制备技术不同，目前电磁屏蔽材料主要包含以下几种:
5.1 电磁屏蔽纸
将普通纸张和含有碳纤维或金属化纤维的超细导电纤维经过层压制备导电纸，导电纸可用于制造电磁屏蔽防护卡，近距离操作电子设备时可将电磁屏蔽防护卡放在胸前，减少电磁辐射。日本相关部门已经研制出一种含有金属化聚乙烯纤维的导电纸。屏蔽效能在频率为10 MHz～1000 MHz的范围内可达到40 dB。
5.2 防电磁辐射纤维与基体纤维混纺
将防电磁辐射纤维与基体纤维混纺，然后采用机织、针织或非织造工艺生产出来的材料有着良好的电磁屏蔽功能。这种方法可以提高材料的导电率，提高了材料的耐久性和服用性能。当电磁波辐射在屏蔽材料上时，材料中均匀分布的防辐射纤维成为导电介质，可以将部分电磁波反射回去，减少了电磁波的透过量，这个方法是利用了纤维的导电性反射电磁波。防电磁辐射的纤维种类很多，如复合型导离子化纤维、电高分子纤维、结构型导电聚合物纤维、金属纤维等，但市场上仍以金属纤维为主要原料，最常见的是含镇和不锈钢纤维。金属纤维的特点是:屏蔽效果好、柔软、强度高、耐高温，摩擦力大、抱合力弱、但弹性差。采用纤维混纺技术，既能不失材料原有的柔韧性等特征，同时材料又具有金属的良好屏蔽效能。防电磁辐射纤维可以与其他纤维以多种方式混用。从不锈钢纤维的屏蔽和服用性能研究中发现，随着不锈钢纤维含量的增加，织物的透气性、抗折皱性明显下降，但拉伸断裂强度、耐磨性增加。对于以不锈钢长丝、有色涤纶丝、纯棉纱线以及彩色涤纶丝纺织出的花式纱，并织造出具有屏蔽功能的织物小样，研究结果表明该织物可满足外观要求和常规家用防护面料的基本服用性能。对于一般设备的防护服，不锈钢纤维的比例大约在5%-15%，当超过30%时，虽然屏蔽效能增加了，但是织物的可加工性及成型差、舒适性、外观差。采用防电磁辐射纤维与基体纤维混纺的方式制成的电磁屏蔽材料，主要用作带电作业服、电磁辐射防护服、电缆屏蔽布、保密室墙布和窗帘等。
5.3 材料涂镀法
5.3.1 材料涂层
在涂层剂中加入已分散好的导电磁性物质或电磁波吸收剂，经涂层整理、热处理后可在材料表面包覆一层可以屏蔽电磁波的膜。常用的导电磁性物质主要有:石墨粉、铁粉、银粉、铜粉，不同金属粉末在一定程度上会影响材料的屏蔽效能，这是因为不同金属的涂层在结构上表现出一定的差异性，因此在涂层中要尽量控制均匀性，减少涂层的空洞。这种方法虽然电磁屏蔽量大，但是至今都未得到广泛应用，因为金属与纤维间的结合力较小，所以加工性差，而且不耐洗涤，透气性差，手感差。
5.3.2 真空镀金属材料
真空镀金即物理气相沉积技术(PVD)是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放
电技术，利用气体放电使靶材料蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在物质上。采用真空镀金属技术制备电磁屏蔽材料主要包含两种:一种是直接镀覆在材料上，在表面再涂上树脂（可以在树脂内添加各种色料，用来改变树脂的颜色，此方法结合力较差，金属易脱落，且屏蔽效果有限）另一种是先将金属镀在金属薄膜上，再切成丝，镶嵌在材料内。
5.3.3 化学镀金属材料
化学镀金(electroless plating)是通过溶液中适当的还原剂使金属离子在金属或者非金属表面的自催化作用下还原进行的金属沉积过程，也叫无电解电镀、自催化镀。化学镀金因为其工艺简单，成本低，具有较高的环境可靠性和电磁屏蔽效能，制备的镀层成分均匀易于控制，与基体结合力强，可采用一般的纺织或非纺织技术加工而成，是制备电磁屏蔽产品的常用方法，只是存在含金属离子的污水排放问题。目前化学镀金属化材料产品中，以镀铜或镀镰为最多，镀镰技术更为成熟，其基材主要是涤纶、芳族聚酷胶、玻璃和碳纤维织物或非织造布，电磁屏蔽效能可达到70 dB。研究表明，在施镀工艺相同的情况下，镀层材料的屏蔽效能与材料紧度有很大关系，镀镇材料的服用性能、透气性受到镀层厚度的影响较大，在满足屏蔽性能要求的前提下，应尽量减小镀层厚度，大量研究证实，镀镇材料的最佳增重率为70%。目前，对一些单层材料化学镀金研究已经基本成熟，如镇、铜、银，但是随着科技发展，研究者们发现这些镀层材料的功能性过于单一且存在局限性，已经不能满足使用需求。因此如何使材料功能实现多样化已成为化学镀的研究的重点。
5.3.4 磁控域射材料
磁溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层。主要选择玻璃、金属、陶瓷为基材，磁控溅射工艺对这类基材的性能影响较小。磁控溅射技术近年来发展很快，利用这种方法在纺织和非织材料表面沉积功能性薄膜纯度高，与基片结合好，不产生废液，可重复行好，且沉积速度快，适用于工业化。而其他方法，化学镀层是在反应液中进行，容易产生污染，真空沉积法薄膜不够均匀，附着力差，膜层容易脱落;磁控溅射在导电、抗静电、防辐射、抗菌方面有着明显的优势。纺织或非织材料以高分子纤维为原料，和玻璃、金属陶瓷的性能差别较大，磁控溅射对这种基材的性能影响还有待研究。
5.4 共混纺丝法
将普通纤维切片和无机离子或粉末（需具有电磁屏蔽功能）共混后进行纺丝，可制备具有良好导电性的纤维，这种方法制成的材料具有寿命长、可靠性高、成本低，且又使纤维不
失去原有的耐磨耐洗性、延伸性和强度。但屏蔽性能不高，材料的机械性随着填料的增加而减小，且高频时屏蔽性能会下降。因而对于此方法的研究将致力于优化填料排列方式和改善填料性能，以达到机械性能、工艺性能、屏蔽性能的和谐统一。
结束语:
从麦克斯韦等物理学家发现电磁波以来，电磁的的发展迅速，被广泛运用到各个行业，但是随着科技的发展，人们发现电磁波给我们带来便利的同时也给我们的环境甚至身体带来了危害。许多电磁学者们做了大量的研究，在了解电磁原理的同时，研究出了屏蔽电磁辐射的有效办法，减少电磁辐射对环境的危害。做到趋利避害，成为人类文明进步的利剑。
致谢:
衷心感谢我的指导老师魏相飞老师对我的帮助和指导，魏老师多次询问写作过程并给我提出宝贵意见，对我耐心指导、热心点拨，让我能更好地理清论文写作的思路。也要感谢同学们给我提出的一些宝贵的意见，才使我能够较顺利地完成毕业论文。
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电磁屏蔽导电复合材料
电磁屏蔽导电复合材料 Ξ 杜仕国 高欣宝 (军械工程学院)摘 要 在介绍电磁屏蔽原理的基础上,论述了近年来电磁屏蔽用表层导电材料和导电复合材料的特性与发展,展望了其研究趋势及应用前景。 关键词 电磁屏蔽 导电材料 复合材料 随着现代电子工业的高速发展和各类电子产品的普遍使用而产生一种新的公害,即电磁波干扰(E M I )。一方面,电磁波辐射对周围的电子电气设备造成干扰,产生错误动作;另一方面,其本身对周围的电磁干扰又十分敏感,从而造成计算机信息泄漏等严重的社会问题。为此,许多发达国家及国际组织近年都制定了相应的法规及标准,如德国的VD E 法规、美国的FCC 法规以及国际无线电抗干扰特别委员会(ISPR )制定的国际标准和试验方法等,以限制电子公害的发展〔1～3〕。然而,出于降低成本和便于大规模工业化生产的考虑,这些电子产品的壳体材料大都是采用工程塑料制成,而塑料本身无导电性,对E M I 丧失了屏蔽能力。为了解决这一问题,采用导电复合材料进行电磁屏蔽是一种行之有效的方法。 1 电磁屏蔽的基本原理 电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的影响,从而有效地控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播。其基本原理是:采用低电阻的导体材料,并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程的损耗而产生屏蔽作用,通常用屏蔽效果( S E )表示〔4〕。屏蔽效果为没有屏蔽时入射或发射电磁波与在同一地点经屏蔽后反射或透射电磁波的比值,即为屏蔽材料对电磁信号的衰减值,其单位用分贝(dB )表示,可写成如下的方程式〔5〕: S E =20log (E b E a ) S E =20log (H b H a ) (1) S E =10log (P b P a )式中,E b 、E a 为屏蔽前、后的电场强度,H b 、H a 为屏蔽前、后的磁场强度,P b 、P a 为屏蔽前、后的能量场强度。 衰减值越大,表明屏蔽效果越好。根据Schelkunoff 电磁屏蔽理论,金属材料的屏蔽效果可用下式表示: 第22卷 第6期1999年 11月 兵器材料科学与工程ORDNANCE MA TER I AL SC IENCE AND EN G I N EER I N G V o l .22 N o.6 N ov . 1999 Ξ1998年12月14日收到稿件 杜仕国 军械工程学院 石家庄市 050003
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金属网可以阻挡电磁波传播的原理是什么？ 首先，不是衍射。 我们都做过直流电路实验，导线就是金属，也就谈不上屏蔽（静电屏蔽是指接地金属罩，屏蔽静电场）。电磁波辐射，是关于时变电磁场的问题，导体对其影响大不相同。 如果利用趋肤效应，解释的实际上是金属板屏蔽电磁场原理。 ?对于一个金属板（良导体），电磁波从一面辐射而来，大部分能量被反射，小部分能量进入金属，该电磁波会随进入金属的深度成e指数衰减（能量转化为表面电流），当金属层过薄时，电磁波就会穿透金属层继续传播。对于同一频率电磁波，电导率越高，衰减越快。对于相同金属材料，电磁波频率越高，衰减越快。 ?定义：趋肤深度，电磁波传输一个趋肤深度的距离后，振幅衰减到原来的36.8%，能量衰减到13.5%。 对于相同金属材料，电磁波频率越高，趋肤深度越小。 ?例：10GHz电磁波。银，电导率6.173e7(S/m)，趋肤深度6.4e-7(m)，即0.64微米；1GHz电磁波，趋肤深度20.24e-7(m)，即2.24微米。【1】 那么，同材料的金属板，频率越高，趋肤深度越小，对辐射防御能力是越强。 回归正题，金属网屏蔽电磁场原理，（趋肤效应解释波导也有用到，不是重点）。 ?先说矩形波导，四壁是金属，电磁波在波导中的介质中传播。金属网实际上就是下图中许许多多的矩形 波导叠放组合在一起，z方向长度再缩短些就是了。 ?为何电磁波不会从金属网的窟窿中穿透呢？对于金属网，每一个网孔都是一个波导。借用光的粒子说，电磁波像弹球一样，进入网孔波导后，来回在金属壁上反弹，曲折前进。【2】 ?为满足金属壁这一边界条件下的Maxwell方程，对于相同规格的矩形波导，频率越低（波长越大），theta 越大；当波长大于等于截止波长时，theta=90°，电磁波只上下弹跳，不前进了。
为何导电橡胶能用于电磁屏蔽
为何导电橡胶能用于电磁屏蔽 主要原理有二：1.导电橡胶内填充的导电颗粒当填充一定体积份数时，相互接触，形成电子连续状态，当外界电磁场到导电橡胶外部时，强烈的电磁波打到导电颗粒自由电子上，自由电子自由运动，自由电子在运动过程中形成与外界电磁场相反的电磁场，内外电磁场相互抵消，达到削弱电磁干扰波的作用；2.另外一个原理是能量转化，能量守恒定律，电磁波打到自由电子上，自由电子运动过程中，由于导电颗粒是有一定电阻，产生热量，即电磁干扰波——自由电子运动动能——热能，以削弱电磁干扰波。导电橡胶是否真能导电 依据电流、电压和电阻的关系，只有电压降时，总是会存在一定电流流动，只是电流太小，人感觉不到。导电橡胶的体积电阻相对金属还是很大，依据体积电阻与距离成反比的关系，距离越长，阻值越大。在医用电极上，导电橡胶已经被广泛应用，此时导电橡胶电极较薄，一般是在1mm以下，电极只是在上下二个面接触，即距离只有1mm，这时导电橡胶是完全通电的。在日常生活中，我们完全可以剪下一小片的导电橡胶修理像遥控器的电接触头的位置，对于像遥控器的电池电极地方的铁片比较容易被腐蚀，如果换用导电橡胶薄片来代替电极，一不会生锈，二又可防水，三更换也方便，不失为一个好的选择。而笔者所提的只是用导电炭黑填充的导电橡胶，体积电阻在几百欧姆厘米范围即可用于日常生活。我们时常考虑一个问题：电磁屏蔽效能与体积电阻一定成正比例吗？即导电性越好，屏蔽效能越高？ 据外国学者研究发现，削弱干扰波的方法有三种：屏蔽、吸波和滤波。导电橡胶由于其导电颗粒的作用，电子在运动过程中，可产生与外界相反的磁场，起到屏蔽的作用。但吸波的原理与屏蔽相似，同样是用到微观粒子。当填充的导电颗粒达到纳米级别时，不只是达到粒径是nm，更重要的是具有较高的比表面积，空隙率，这样的纳米粒子将具有更好的纳米效应，纳米效应即可有吸波作用。就是导电颗粒填充的导电橡胶，可起到屏蔽与吸波的作用。体积电阻可能只是从某一侧面反映屏蔽的大小，但无法衡量吸波能力的大小。而导电炭黑填充的导电橡胶虽然体积电阻较大，但由于其纳米粒径与纳米效应，可具有吸波功能。所以我们也会在微波炉上看到炭黑填充的橡胶作密封条，微波炉的磁场强度特别大，高达14G以上，而炭黑填充的橡胶即可较好的削弱磁场波。编辑本段用途 导电橡胶具有良好的电磁密封和水汽密封能力，在一定压力下能够提供良好的导电性（抑制频率达到40GHz）。产品满足美军标MIL-G-83528在电子、电信、电力、军工、航空、航天、舰船等领域中广泛应用。该产品主要以高性能硅橡胶为基料，配特种填料（如铜镀银、铝镀银、玻璃镀银、石墨镀镍颗粒等）和助剂，并经严格受控的工艺制作而成，体积电阻率可达0.004欧*厘米，稳定性好。编辑本段材料特性镍包铜粉：镍包铜粉是导电硅橡胶目前最理想的导电填充料，优秀的导电性能和电磁波屏蔽性能，在导电橡胶高温成形时具良好的抗氧化，各种环境抗腐蚀性强（盐雾试验）和具有相当长的使用寿命，保证产品的合格率的为百分百。成本上比镀银类产品如：目前的镀银玻璃微珠，镀银铝粉，镀银铜粉和纯银粉等，具有成本上的强劲优势。不因银价上升而导致供价不稳定。镍包铜粉具有供价稳定性能相当。是末来导电硅橡胶的主导填充粉末。目前市场主要代表型号有，腾飞金属科技W-5镍包铜粉。其因技术比较成熟，镀层好，能够在各种橡胶中完美的填充使用，可以从技术的角度上讲：一个好的镍包铜粉在生产技术上有相当多的技术难点，镀层不好达不到屏蔽性能的要求。选择好的镍包铜粉是生产产品质量的关键。铝镀银导电橡胶：具有优良的屏蔽性
吸波材料
吸波材料的用途与分类 从吸波材料的应用上来分类，它的用途可以分为，军用、商用以及民用，吸波材料的吸波实质是吸收或衰减入射的电磁波，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量而耗散掉。吸波材料一般由基体材料（黏结剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。吸波材料可以分为电损耗型和磁损耗型，电损耗型材料主要靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化来吸收、衰减电磁波。磁损耗型材料主要是靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来引起电磁波的吸收和衰减。由于纳米晶粒细小，使其晶界上的原子数多于晶粒内部的，即产生高浓度晶界，使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能。纳米微粒具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、介电效应和宏观量子隧道效应等。纳米材料之所以具有非常优良的吸波性能，主要是以下原因：首先，纳米材料具有高浓度晶界，晶界面原子的比表面积大、悬空键多、界面极化强，容易产生多重散射，在电磁场辐射作用下，由于纳米粒子的表面效应造成原子、电子运动的加剧而磁化，使电磁能更加有效地转化为热能，产生了强烈的吸波效应；其次，量子尺寸效应的存在使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微波的能级范围（10-2~10-5eV），从而成为纳米材料新的吸波通道；此外纳米离子具有较大的饱和磁感、高的磁滞损耗和矫顽力，使得纳米材料具有涡流损耗高、居里点及使用温度高、吸波频率宽等性能。纳米材料的这种结构特征使得纳米吸波材料具有吸收频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点，易满足雷
达吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求，是一种非常有发展前景的高性能、多功能吸收剂。随着现代军事技术的迅勐发展，世界各国的防御体系被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大，军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到了严重威胁。隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，并受到世界各国的高度重视。现代化战争对吸波材料的吸波性能要求越来越高，一般传统的吸波材料很难满足需要。由于结构和组成的特殊性，使得纳米吸波涂料成为隐身技术的新亮点。纳米材料是指三维尺寸中至少有一维为纳米尺寸的材料，如薄膜、纤维、超细粒子、多层膜、粒子膜及纳米微晶材料等，一般是由尺寸在1～100nm的物质组成的微粉体系。 随着电子化、信息化的高速发展，产业界对电磁干涉屏蔽和吸波材料的民用需求与日俱增，高度集成原件，与高频原件的应用，导致电子兼容性EMC问题难于解决，传统的屏蔽材料已经不能够解决现代电子信息条件下的电磁屏蔽，而且传统的屏蔽材料只能通过反射原理防止被骚扰，在许多特殊电磁环境中显得“无能为力”，那么在电子信息高度发展的今天，有没有什么更高端的产品来彻底解决电磁辐射，和电磁干扰（EMI）的问题？吸波材料的问世肯定的回答了这一问题，在国内来说，深圳市兆荣软磁材料有限公司，通过国防科大、北矿磁材等企事业的通力合作，研发出具有国内领先水平的薄片类，吸波材
金属网屏蔽电磁波原理
金属网可以屏蔽电磁波传播的原理是什么？ 首先，不是衍射。 我们都做过直流电路实验，导线就是金属，也就谈不上屏蔽（静电屏蔽是指接地金属罩，屏蔽静电场）。电磁波辐射，是关于时变电磁场的问题，导体对其影响大不相同。 如果利用趋肤效应，解释的实际上是金属板屏蔽电磁场原理。 ?对于一个金属板（良导体），电磁波从一面辐射而来，大部分能量被反射，小部分能量进入金属，该电磁波会随进入金属的深度成e指数衰减（能量转化为表面电流），当金属层过薄时，电磁波就会穿透金属层继续传播。对于同一频率电磁波，电导率越高，衰减越快。对于相同金属材料，电磁波频率越高，衰减越快。 ?定义：趋肤深度，电磁波传输一个趋肤深度的距离后，振幅衰减到原来的 36.8%，能量衰减到13.5%。对于相同金属材料，电磁波频率越高，趋肤深 度越小。 ?例：10GHz电磁波。银，电导率6.173e7(S/m)，趋肤深度6.4e-7(m)，即0.64微米；1GHz电磁波，趋肤深度20.24e-7(m)，即2.24微米。【1】那么，同材料的金属板，频率越高，趋肤深度越小，对辐射防御能力是越强。
回归正题，金属网屏蔽电磁场原理，（趋肤效应解释波导也有用到，不是重点）。?先说矩形波导，四壁是金属，电磁波在波导中的介质中传播。金属网实际上就是下图中许许多多的矩形波导叠放组合在一起，z方向长度再缩短些就 是了。 ?为何电磁波不会从金属网的窟窿中穿透呢？对于金属网，每一个网孔都是一个波导。借用光的粒子说，电磁波像弹球一样，进入网孔波导后，来回在金属壁上反弹，曲折前进。【2】 ?为满足金属壁这一边界条件下的Maxwell方程，对于相同规格的矩形波导，频率越低（波长越大），theta越大；当波长大于等于截止波长时，theta=90°，电磁波只上下弹跳，不前进了。 ?截止波长=2a（a为上上图中的矩形波导长边），若孔径指半径，孔径=a/2，则波长大于4倍孔径的电磁波就会被屏蔽。“金属网孔形式若为矩形整齐排列，金属网孔径小于电磁波波长的1/4时，则电磁波不能透过金属网”有相当
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。
2．屏蔽的机制 最初的电磁干扰屏蔽机制通常是反射。为了让屏蔽层能够反射电磁波，屏蔽层必须具有移动的能与电磁波所在此磁场相互作用的电子。这就要求是屏蔽层必须具有导电性，尽管不需要很强的导电性能。例如，一个体积电阻率为1Ω.cm的材料就已经足够了。然而电导率并不是科学的屏蔽材料的评定标准。导电需要通路，屏蔽材料却不需要。尽管屏蔽材料不需要通路，导通性却能提高它的性能。到目前为止金属材料是最普遍的电磁干扰屏蔽材料。他们的这种性能主要是由于在它们内部存在的自由电子。金属板体积较大，因此常通过电镀法，化学沉淀法，真空沉淀法形成电镀层以达到屏蔽效果。镀层可以在疏松材料，纤维，微粒上。镀层具有较差的耐磨性和抗划伤的性能。 另一个电磁干扰屏蔽的机制是吸收，为了让屏蔽层大量吸收电磁波，屏蔽材料应该有跟所吸收的电磁波中磁场有关的偶极子，钛酸钡和其他有高介电常数的材料可以提供电偶极子。四氧化三铁和其他有高磁导率的材料可以提供磁偶极子，磁偶极子可以通过使用多层的磁薄膜来减少磁畴壁的数量得到增强。 吸收损失是的公式是，反射损失时的公式为，其中是铜的电导率，是磁导率。银、铜、金、铝等，因为他们良好的导电性是非常好的反射材料。超导磁合金和高导磁合金因为它们的高的磁导率是极好的吸收材料，反射损失随着频率的增加减少，吸收损失随着频率的增加而增加。
电磁屏蔽材料与吸波材料结构与性能的比较
电磁屏蔽材料与吸波材料结构与性能的比较 装置避雷针是避免雷击的有效方法。在房屋最高处竖一金属棒，棒下端连一条足够粗的铜线，铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处。金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头。有了这样的装置，当空中有带电的云时。避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷，发生尖端放电，与云内的电相中和，避免发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面。但这种作用颇慢，如果云中积电很快，或一块带有大量电荷的云突然飞来，有时来不及按上述方式中和，于是有强烈的放电，加雷电仍会发生。但这时由于避雷针高过周围物体，它的尖端又集中了与云中电异号的电荷，如果雷电是在云和地面物之间发生，放电电流主要通过避雷针流入大地，因此，不会打在房屋或附近人的身上，只会打在避雷针上了。由此可见，避雷针的尖端放电作用会减少地面物与云之间打雷的可能性；到了不可避免时，它自己就负担了雷的打击，房屋与人得到了安全。 2、电磁屏蔽材料与吸波材料结构与性能的比较。 电磁屏蔽材料分电磁屏蔽涂料和电磁屏蔽塑料。电磁屏蔽涂料是由导电填料、树脂黏结剂、溶剂和添加剂组成，根据填料的不同，可分为碳系、银系、铜系和镍系电磁屏蔽涂料等。 电磁屏蔽塑料可分为表层导电型屏蔽塑料和填充型屏蔽塑料。
表层导电型屏蔽塑料是利用贴金属箔、金属熔融喷射和非电解电镀等方法在塑料表面获得很薄的金属层，从而达到屏蔽的目的。它具有导电性好，屏蔽效果佳等特点，但是其金属薄复合层或镀层在使用和加工过程中容易剥离，性能较差，因此使用较少。填充型复合屏蔽塑料是由导电填料和合成树脂通过混炼造粒，并采用注射成型，挤压成型或压塑成型等方法制得。两者相比，后者具有一次成型的特点，从而可降低成本，提高产品的可靠性，使用较多。一般来说，屏蔽塑料的性能取决于导电填料的导电性及它们之间的相互搭接程度。 吸波材料吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，一般由基体材料(或粘接剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。由于各类材料的化学成分和微观结构不同，吸波机理也不尽相同。尽管如此，材料的吸波性能还是可以用宏观的电磁理论进行分析，工程上也常常使用材料宏观的介电常数和磁导率来评价吸波材料的反射和传输特性。材料吸收电磁波的基本条件是：①电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；②进入材料内的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配。 吸波材料有多种分类方法，除了按组成分类外，主要还有下列三种：(1)按材料耗损机理可分为电阻型，电介质型和磁介质型。碳化硅、石墨等属于电阻型，电磁能主要衰减在电阻上；钦
电磁屏蔽基本原理
1、电磁屏蔽基本原理 如图1所示电磁屏蔽的基本原理是：采用低电阻的导体材料，并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程中的损耗而使电磁波能量的继续传递受到阻碍，起到屏蔽作用。某些屏蔽材料可将大部分入射波反射掉，利用内部吸收及多重反射损耗掉部分进入材料的电磁波，只允许极少量的电磁波透过材料继续传播。 钢金属结构就起到了电磁屏蔽的作用，会大大影响附近基站对楼内的信号覆盖强度，下面用具体公式证明这一点。 钢金属结构对电磁波的损耗主要由反射损耗和吸收损耗组成。吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量，吸收损耗计算公式为： AdB=(f×σ×μ) /2×t 其中 f：频率(MHz) μ：金属导磁率σ：金属导电率 t：屏蔽罩厚度 联通附近基站使用的频率是900MHz，钢的导磁率约为450×10-4左右，钢的导电率约为×10-5左右，钢结构厚度约为0.02米左右。 将上述参数代入公式，吸收损耗约为31dB。 反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言，离波源越近波阻越高，反射损耗随波阻与屏蔽阻抗的比率变化，因此它不仅取决于波的类型，而且取决于屏蔽罩与波源之间的距离。 近场反射损耗可按下式计算 RdB=168+10×lg(σ/μrf)
其中 r：波源与屏蔽之间的距离，估算取为200米。 将参数代入公式，得到反射损耗为。 因此，由于钢金属结构引起的损耗为吸收损耗和反射损耗之和，即为，再加上建筑物其他混凝土结构的损耗20dB，总损耗约为97dB。 2、链路预算 下行链路（DownLink）是指基站发，移动台接收的链路。 上行链路（UpLink）是指移动台发，基站接收的链路。 对于GSM900M系统的上下行链路，按照链路预算公式，计算后建筑物内信号电平值为-99dBm左右，基本无法满足正常的通话需求。 对于GSM1800M系统，其覆盖能力还不如GSM900M，也无法达到覆盖效果。 对于CDMA系统，链路预算表格如下表
电子设备的电磁屏蔽设计及复合材料屏蔽检测的应用
第33卷 第3期 2011-3(上) 【215】 0 引言 随着电子设备功能的增加，我国电子行业电子设备结构设计的重心页转到抗电磁干扰技术研究。屏蔽技术是针对电子机箱信息辐射外泄或外部辐射的电磁扰乱的最好办法。使用屏蔽体阻碍或降低电磁能量传送的方法是电磁屏蔽,是遏制辐射扰乱的好办法,并且是电子设备结构设计的主要构成部分。屏蔽材料方面，本文选用实验室制备的碳纤维木质复合材料作为检测样本，该材料具有力学性能好，系能减震，自然环保等优点，是屏蔽材料的一个重要发展方向[1]。 1 电磁屏蔽技术的主要措施 1）缝隙电磁屏蔽，装入屏蔽材料于缝隙中完成电连接。 2）紧固点接入设计方式:降低缝隙的最大尺寸加大缝隙深度。提升零件韧性。 3）装入屏蔽材料:在缝隙的构成方式为活动缝隙或不可以用很多紧固点时，能于缝隙中装入屏蔽材料。 在两个金属体中树立一条低阻抗连接通路的工艺措施是搭接。确保电子设备结构件本身和电子设备与地系统中优良的电连续性是其设计基本原理，并供应足够低的阻抗(从直流电阻到高频阻抗)，完成电阻设备结构件的等电位连接。其等电位接入对系统的安全性和电磁兼容性，或是产品普通工作都有很重的影响。 要求：需确保搭接面有优良的导电性，清洗干净，可靠接触，足够的紧固力和接触范围。 2 电磁设备结构设计中的电磁屏蔽方 案的类别与选择 2.1 电磁屏蔽方案的类别 为使产品完成电磁兼容，取自屏蔽措施的方式依照屏蔽级别的不同能分为：PCB板、元器件、模块、插箱/子架、机柜等屏蔽。 2.2 选择屏蔽方案 挑选屏蔽方案应注意成本、技术难度和控制性等各部分的综合要素,普遍参考如下原则： 1）依据据事实状况,采用综合方式, 完成综合性能最优的目标在综合选用不同级别的屏蔽方案中。 2）采取模块屏蔽或插箱/子架屏蔽,谨慎使用机柜级屏蔽方案;针对进出线缆很多的系统。 3）针对需求高的产品，可采取多级屏蔽方案，即模块屏蔽加插箱/子架屏蔽，并可加机柜屏蔽。 3 电磁屏蔽原理和测试原理 3.1 电磁波的基本原理 电磁波的基本原理可以使用Schelunoff电磁波屏蔽理论表示成：S E =R +A +B (1) 式中：材料总屏蔽效能是SE，dB；材料表面单次反射衰减是R；材料吸收降低至A；材料内部多次反射衰减为B (当A>15 dB时，可以忽略)[1,2]。 因屏蔽效能定义，在相同激励电平下则是屏敝效能，有屏蔽材料与无屏蔽材料时所接入到的 电压或功率之比，并且用对数表示，所以有： (2) 收稿日期：2010-12-24 作者简介：史广伟（1985 -），男，黑龙江绥化人，硕士，研究方向为智能检测与监控。 电子设备的电磁屏蔽设计及复合材料屏蔽检测的应用 Electromagnetic shielding for electronic equipment design and application of composite materials to shield the detection 史广伟，孙丽萍 SHI Guang-wei, SUN Li-ping （东北林业大学，哈尔滨 150040） 摘 要：对于电子设备的特性，得出电子设备电磁屏蔽设计的基本原理，深刻讨论电磁屏蔽的种种措施自缝隙、孔洞、电缆和搭接几部分。叙述了电子设备电磁屏蔽结构设计中电磁屏蔽方案的类型和其选取方法、屏蔽结构设计的重点,还提出屏蔽结构设计中的一些详细的问题初始处理方案。电磁屏蔽涂料的普遍运用需求一种可快速高效确定屏蔽效能的度量方法。提出一种根据远场同轴传输线度量平面材料的方式,度量屏蔽材料的屏蔽效能。 关键词：电磁兼容(EMC)；电磁屏蔽(EMS)；结构件设计；屏蔽效能；屏蔽材料；样本测试；动态范围中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2011)3(上)-0215-03Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.3(上).74
低频电磁波的屏蔽
低频电磁波的屏蔽一、前言 凡是有电源的地方、有用电设备的地方、几百米内有高压电线的地方、几十米内有地下电缆的地方，甚至只有金属管道和金属梁架的地方，都可能有高达数十以至数百毫高斯的低频电磁干扰。低频电磁干扰的强度变化常常无规律可循，短时间内就会有相当大的上下波动；低频电磁干扰的来源往往难以确定，这样就更增加了屏蔽设计的难度。 二、低频电磁屏蔽与其它屏蔽的差异比较 1、低频电磁场 根据电磁波传输的基本原理，在频率很低的时候良导体中的电磁波只存在于导体表面有“趋肤效应”(波从表面进入导电媒质越深，场的幅度就越小，能量就变得越小，这一效应就是趋肤效应)。 高频电路中，传导电流集中到导线表面附近的现象也有这样的问题又称“集肤效应”。交变电流通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种“趋肤效应”使导体的有效电阻增加。频率越高，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。既然导线的中心部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。因此，在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。此外，为了削弱趋肤效应，在高频电路中也往往使用多股相互绝缘细导线编织成束来代替同样截面积的粗导线，这种多股线束称为辫线。在工业应用方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火。)、磁滞损耗(放在交变磁场中的铁磁体，因磁滞现象而产生一些功率损耗，从而使铁磁体发热，这种损耗叫磁滞损耗。铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗。磁滞指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它的磁通密度B与磁场强度H之间呈现磁滞回线关系。经一次循环，每单位体积铁心中的磁滞损耗等于磁滞回线的面积。这部分能量转化为热能，使设备升温，效率降低，这在交流电机一类设备中是不希望的。软磁材料的磁滞回线狭窄，其磁滞损耗相对较小。硅钢片因此而广泛应用于电机、变压器、继电器等设备中。)以及反射损耗(反射损耗是指由于屏蔽的内部反射导致的能量损耗的数量，他随着波阻和屏蔽阻抗的比率而变化)都很小，低频电磁波的能量基本由磁场能量构成。所以这时我们所要屏蔽的应该是电磁波的磁场分量(电磁屏蔽的
电磁屏蔽文献综述
上海大学2015～2016学年冬季学期文献阅读研讨课 课程名称：导电性高分子及其复合材料课程编号：10SAK9004姓名：江圣龙学号：15723753 论文题目：电磁屏蔽用高分子材料研究进展 成绩：任课老师：贺英 评阅日期：
电磁屏蔽用高分子材料研究进展 江圣龙 (上海大学，高分子化学与物理，学号157237530) 摘要：导电高分子材料在电磁屏蔽领域有着广阔的应用前景。文章介绍了电磁屏蔽用高分子材料的分类及电磁屏蔽与吸波材料的基本原理，并对导电高分子电磁屏蔽材料开发现状及应用中存在的问题进行了扼要综述，对其发展趋势做了展望。 关键词：电磁屏蔽；导电高分子；本征导电高分子；聚苯胺 Research Progress On conductive polymers in Electro- magnetic Interference shielding Jiang shenglong (Department of Polymer Chemistry&Physics，Shanghai University，Student number15723753) Abstract:Conductive polymer materials(CPs)have broad application prospects in the field of electromagnetic interference shielding.This paper introduces the electromagnetic shielding polymeric materials of classification and the basic principle of electromagnetic shielding and absorbing materials,and development present situation and application of conductive polymer electromagnetic shielding material were briefly reviewed,the problems of its development trend were discussed. Keywords:electromagnetic interference shielding;Conductive polymers;intrinsic conducting polymers;polyaniline
电磁波屏蔽涂料
电磁波屏蔽涂料 随着信息技术的飞速发展，计算机网络、信息处理设备、电子通信设备及各种电器设备作为信息技术的载体已在各个行业广泛应用，特别是电子元件小型化、高度集成化以及电子仪器仪表轻量化、高速化和数字化；电磁信号，由于其易受外界电磁干扰而出现动作失误，从而带来严重后果，因此必须采取各种有效防护措施，才能保障其不受干扰和瘫痪。从电磁信号泄露失密方面而言，无论军事机密或是商业机密，通过电磁波的泄露，都会给相关单位造成极大的损失，为此必须采取相应的屏蔽措施，防止电磁信号泄露和被侦测，以防失密；从预防电磁波污染来讲，现在对各种电磁污染危害的防护已引起环保部门和有关方面的高度重视，屏蔽电磁污染使其限定在一定区域，已成为环保领域最为活跃的研究课题之一。 电磁屏蔽涂料：是一种在化学溶剂中掺人导电颗粒，并能喷涂于 ABS 等工程塑料、玻璃钢、木材、水泥墙面等非金属材料上，对电磁波进行屏蔽的功能性涂料。具有室温固化、附着力强的优点，是手机，显示器、打印机及各类仪表的非金属壳体进行电磁屏蔽最为简便的一种处理方式。 电磁屏蔽涂料由合成树脂、导电填料、溶剂配制而成，将其涂覆于基材表面形成一层固化膜，从而产生导电屏蔽效果。涂覆方法主要采用喷涂、刷涂、浸涂和辊涂等。导电涂料作为电磁屏蔽材料的最大优点是成本低，简单实用且适用面广，使用最多的是银系导电涂料，也是开发最早的品种之一。 目前常用的电磁屏蔽涂料主要是以复合法制得的，它由树脂、稀释剂、添加剂以及导电性填料等所组成。树脂具有粘接性，常用的有环氧树脂、聚氨酯、酚醛、聚酰亚胺、丙烯酸等树脂。使用时可根据其固化条件，耐温、耐磨、硬度、挠曲等要求加以选择，也可将各类树脂混合使用以获得综合性能。稀释剂和添加剂用以降低树脂的粘度，浸润填充物，常用的有甲基溶纤剂、松木油、乙二醇丁醚醋酸酯等，烯释剂一般不采用溶剂型的，以避免发生气泡而降低导电性和粘接性。添加剂用来改进导电胶的性能，如分散剂能使导电填料充分分散，补强剂能增大附着力等。 现有的电磁屏蔽涂料以导电涂料为主，导电涂料中加入的导电性填料一般是金、银、铜、镍等金属粉末和炭黑、石墨等非金属粉末。金粉的导电性最高，化学稳定性好，但价格昂贵，以致使用受到限制。银粉的导电性也很优良，价格较金粉为低，虽然配胶后易沉淀，有“迁移”现象，但还是较为普遍采用。铜、镍的性能与银相近，价格比银低得多，但易氧化，导电性不稳定，配胶的耐久性差。炭黑、石墨粉末作为导电填料，其分散性好，价格低廉，但导电性较差，用作电磁屏蔽是较为理想的材料。
金属网屏蔽电磁波原理
金属网可以屏蔽电磁波传播的原理是什么? 首先，不是衍射。 我们都做过直流电路实验，导线就是金属，也就谈不上屏蔽(静电屏蔽是指接地 金属罩，屏蔽静电场)。电磁波辐射，是关于时变电磁场的问题，导体对其影响大不相同 如果利用趋肤效应，解释的实际上是金属板屏蔽电磁场原理。 ?对于一个金属板(良导体)，电磁波从一面辐射而来，大部分能量被反射，小部分能量进入金属，该电磁波会随进入金属的深度成e指数衰减(能量转化为表面电流)，当金属层过薄时，电磁波就会穿透金属层继续传播。对于同一频率电磁波，电导率越高，衰减越快。对于相同金属材料，电磁波频率越高，衰减越快。 ?定义：趋肤深度，电磁波传输一个趋肤深度的距离后，振幅衰减到原来的 36.8%，能量衰减到13.5%。对于相同金属材料，电磁波频率越高，趋肤深度越 小。 ?例：10GHz电磁波。银，电导率 6.173e7(S/m),趋肤深度6.4e-7(m)，即0.64微米；1GHz电磁波，趋肤深度20.24e-7(m)，即2.24微米。【1】 那么，同材料的金属板，频率越高，趋肤深度越小，对辐射防御能力是越强
回归正题，金属网屏蔽电磁场原理，（趋肤效应解释波导也有用到，不是重点）先说矩形波导，四壁是金属，电磁波在波导中的介质中传播。金属网实际上就是下图中许许多多的矩形波导叠放组合在一起，z方向长度再缩短些就 是了。 为何电磁波不会从金属网的窟窿中穿透呢？对于金属网，每一个网孔都是一个波导。借用光的粒子说，电磁波像弹球一样，进入网孔波导后，来回在金属壁上反弹，曲折前进。【2】 ?为满足金属壁这一边界条件下的Maxwell方程，对于相同规格的矩形波导，频率越低（波长越大），theta越大；当波长大于等于截止波长时，theta=90。，电磁波只上下弹跳，不前进了。 ?截止波长=2a （a为上上图中的矩形波导长边），若孔径指半径，孑L径=a/2，则波长大于4倍孔径的电磁波就会被屏蔽。“金属网孔形式若为矩形整齐排列，金属网孔径小于电磁波波长的1/4时，则电磁波不能透过金属网”有相当
电磁波屏蔽原理和屏蔽材料
电磁波屏蔽原理和屏蔽材料 作者：陈亚庆 指导老师：魏相飞 摘要：电磁波对人类文明与社会发展具有重要的意义。电磁波作为信息的载体应用于通信、广播、电视，作为探求未知物质世界的手段用于雷达、导航、遥感遥测等。随着科学技术的发展，越来越多的电磁波的应用被发现。但电磁波在造福人类的同时也给环境带来污染。本课题要求通过广泛的调研，了解电磁波的传播原理，屏蔽原理以及相关的屏蔽材料。 关键字：电磁波；电磁波屏蔽；电磁波屏蔽材料。 The Electromagnetic Shielding Principle And Shielding Material Abstract：The electromagnetic wave to the human civilization and social development has the vital significance. Electromagnetic wave as the carrier of application information in communication, broadcast, television, by exploring the unknown material world means used in radar, navigation, remote sensing etc. With the development of science and technology, more and more application of electromagnetic waves was found. But the electromagnetic wave in the benefit of mankind but also pollute the environment. This topic through extensive investigation and research, understand the electromagnetic shielding and material, shielding principle and material Keyword：Electromagnetic waves,; electromagnetic screen; Electromagnetic shielding materials. 引言：老一辈物理学家麦克斯韦，赫兹等发现并创立了电磁理论，为后人开拓电磁波在各个领域内的应用奠定了坚实的基础；如今，电磁波已经成为我们生产生活不可或缺的工具，随着科技的发展和人类认识水平的提高，电磁波应用的途径越来越多、范围越来越广。电磁波给人们带来生活便利与社会进步的同时，也给我们环境带来了污染，危害着我们的健康。近些年来，由于伴有电磁辐射的设施大量增加，电磁辐射对环境及人体健康的影响已成为人们关心的话题，电磁污染源包括：广播、电视电脑系统、通讯发射系统、高压输电线路、工业等等，为了更加了解我们身边无形的杀手，许多电磁方面学者做了大量研究，并获得了大量成果，研究出电磁辐射原理，总结了如屏蔽、射频接地、线路设计与元件结构等等防护方法。各研究学者从原理出发，发现了电磁辐射对人体的危害途径并加以分类，如：慢性危害，急性危害，远期危害等以及电磁波危害人体的基本机理，如电磁波主要通过对人体几大系统的作用，如内分泌系统、心脑血管系统、中枢神经系统等。从改变系统的均衡状态，产生各种疾病症状。本文通过广泛的调研，介绍了电磁波的传播原理，再分析总结出电磁波的屏蔽原理。通过对电磁波屏蔽原理的分析，了解电磁波的屏蔽材料，如何有效的预防电磁波的污染。
电磁屏蔽和吸波材料的研究进展
电磁屏蔽和吸波材料 1、引言 随着现代电子工业的快速发展,各种无线通信系统和高频电子器件数量的急剧增加,导致了电磁干扰现象的增多和电磁污染问题的日渐突出。电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。电磁波辐射产生的电磁干扰（EMI）不仅会影响各种电子设备的正常运行，而且对身体健康也有危害。目前,主要的抗电磁千扰技术包括:屏蔽技术、接地技术和滤波技术。其中,屏蔽技术的主要方法是采用各种屏蔽材料对电磁辐射进行有效阻隔与损耗。吸波功能材料的研究是军事隐身技术领域中的前沿课题之一，其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测。世界上多个国家相继展开了对战机、巡航导弹、舰艇等军事用吸波材料的研究。由于电磁屏蔽材料和吸波材料在社会生活和国防建设中的重要作用，因而其研究开发成为人们日益关注的重要课题。 2、电磁屏蔽和吸波材料的基本原理 材料对电磁波屏蔽和吸收的程度用屏蔽效能（SE）来表示，单位为分贝(dB)，一般来说，SE 越大，则衰减的程度越高。 2.1屏蔽体对电磁波的衰减机理 屏蔽体对电磁波的衰减机理有3种: (l)空气·屏蔽体界面的阻抗不连续性,对入射电磁波产生反射衰减; (2)未被表面反射而进入屏蔽体内的电磁波被屏蔽材料吸收的衰减; (3)进入屏蔽体内未被吸收衰减的电
磁波到达屏蔽体一空气界面时因阻抗不连续性被反射,并在屏蔽体内部发生多次反射衰减。屏蔽效能可用下式表示： SE T = SE R+ SE A+ SE M(1) 式中：SE R表示反射损失，SE A表示吸收损失，SE M表示多次反射损失。 2.2吸波材料的基本物理原理 吸波材料的基本物理原理是，材料对入射电磁波实现有效吸收，将电磁波能量转换为热能或其它形式的能量而损耗掉。该材料应具备两个特性即波阻抗匹配特性和衰减特性。波阻抗匹配特性即创造特殊的边界条件是入射电磁波在材料介质表面的反射系数r 最小，从而尽可能的从表面进入介质内部。衰减特性是指进入材料内部的电磁波因损耗而被迅速吸收。损耗大小，可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。要提高介质吸波效能，其基本途径是提高介质电导率，增加极化“摩擦”和磁化“摩擦”，同时还要满足阻抗匹配条件，使电磁波不反射而进入介质内部被吸收。 3、常见电磁屏蔽材料的分类及特点 3.1电磁屏蔽涂料 电磁屏蔽涂料是由导电填料、树脂黏结剂、溶剂和添加剂组成，根据填料的不同，可分为碳系、银系、铜系和镍系电磁屏蔽涂料等。近年来，在导电涂料领域的一个热门课题是对复合导电涂料的研究。其中镍在这方面具有较高的应用价值。其一是高导电镀层可以镀覆于镍填料自身的表面；其二是镍可以镀覆于其它材料表面。研究表明，镀镍
低频电磁波的屏蔽
低频电磁波的屏蔽 一、前言 凡是有电源的地方、有用电设备的地方、几百米内有高压电线的地方、几十米内有地下电缆的地方，甚至只有金属管道和金属梁架的地方，都可能有高达数十以至数百毫高斯的低频电磁干扰。低频电磁干扰的强度变化常常无规律可循，短时间内就会有相当大的上下波动；低频电磁干扰的来源往往难以确定，这样就更增加了屏蔽设计的难度。 二、低频电磁屏蔽与其它屏蔽的差异比较 1、低频电磁场 根据电磁波传输的基本原理，在频率很低的时候良导体中的电磁波只存在于导体表面有“趋肤效应”(波从表面进入导电媒质越深，场的幅度就越小，能量就变得越小，这一效应就是趋肤效应)。 高频电路中，传导电流集中到导线表面附近的现象也有这样的问题又称“集肤效应”。交变电流通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种“趋肤效应”使导体的有效电阻
增加。频率越高，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。既然导线的中心部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。因此，在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。此外，为了削弱趋肤效应，在高频电路中也往往使用多股相互绝缘细导线编织成束来代替同样截面积的粗导线，这种多股线束称为辫线。在工业应用方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火。)、磁滞损耗(放在交变磁场中的铁磁体，因磁滞现象而产生一些功率损耗，从而使铁磁体发热，这种损耗叫磁滞损耗。铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗。磁滞指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它的磁通密度B与磁场强度H之间呈现磁滞回线关系。经一次循环，每单位体积铁心中的磁滞损耗等于磁滞回线的面积。这部分能量转化为热能，使设备升温，效率降低，这在交流电机一类设备中是不希望的。软磁材料的磁滞回线狭窄，其磁滞损耗相对较小。硅钢片因此而广泛应用于电机、变压器、继电器等设备中。)以及反射损耗(反射损耗是指由于屏蔽的内部反射导致的能量损耗的数量，他随着波阻和屏蔽阻抗的比率而变化)都很小，低频电磁波的能量基本由磁场能量构成。所以这时我们所要屏蔽的应该是电磁波的磁场分量(电磁屏蔽的原理是由金属屏蔽体通过对电磁波的反射和吸收来屏蔽辐射干扰源的远区场，即同时屏蔽场源所产生的电场和磁场分量。由于随着频率的增高，波长变得与屏蔽体上孔缝的尺寸相当，从而导致屏蔽体的孔缝泄漏成为电磁屏蔽最关键的控制要素;用钢制机柜进行屏蔽时，由于能为所有连接面提供一条由一个面至另一个面的高导电路径，所以电流仍保持在机箱外侧。这种导电路径是用特殊的衬垫和在连接表面进行导电涂敷而建立的，导电路径的任何中断都将使屏蔽效能降低，它取决于缝隙或孔洞尺寸与信号波长之间的关系。对于较低频率或较长波长来说，如果只有一个小孔则不会明显降低屏蔽效能；对于高频或较短波长来说，屏蔽效能的下降将是很剧烈的。 例如，屏蔽体上如果有一个直径为15mm的孔洞，对于10MHz信号（波长为30m）来说，将仍然能提供60dB屏蔽效能，但对于1GHz信号（波长为30mm）来说，若要保持同样的屏蔽效能，则孔径不能超过0.15mm。直径为15mm的孔对于1GHz信号只能提供20dB衰减。