电磁屏蔽材料中聚苯胺对屏蔽效能的影响及机理

金属材料与导电聚苯胺复合形成屏蔽组分有效提高了复合电磁屏蔽材料的高频电磁屏蔽效能,从而扩展了屏蔽材料的屏蔽带宽.以金属Ni粉/导电聚苯胺复合屏蔽组分为例,分析了在复合电磁屏蔽材料中聚苯胺的对屏蔽效能的贡献及作用机理.结果表明聚苯胺的加入与基体树脂相溶形成基体导电网络,有效阻碍了高频电磁波的穿透,可能是提高高频效能的主要原因.     

石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能

采用直流电弧放电法制备高结晶性石墨烯, 利用乙醇助溶分散法得到石墨烯/聚苯胺电磁屏蔽复合材料, 研究不同掺杂比例的石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能。拉曼光谱分析表明: 由于石墨烯与聚苯胺之间的相互作用, 复合材料中聚苯胺特征峰比纯聚苯胺特征峰稍弱或向低频方向移动。复合物的电导率随石墨烯掺杂量的增加而增大, 当掺杂质量分数为25%时, 其电导率达到19.4 S/cm, 接近纯石墨烯电导率(20.1 S/cm)。频率为2~18 GHz时, 复合材料的电磁屏蔽效能随着石墨烯掺杂量和频率的增大而增强; 当石墨烯掺杂质量分数为25%时, 总屏蔽效能在2~18 GHz范围内由19.8 dB增至34.2 dB, 增加了约42%, 其中吸收部分占总屏蔽效能的比例为66%~81%, 这表明石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性质是以电磁波吸收为主; 同时也说明了拥有特殊结构与特性的石墨烯是一种较好的聚苯胺填料, 在微波屏蔽与微波吸收领域将会有广阔的应用前景。     

聚苯胺性状及其含量对镍粉/聚苯胺涂层屏蔽性能的影响

系统分析了金属粉末/聚苯胺复合电磁屏蔽材料中导电聚苯胺的性状,体积分数对微观结构和电磁屏蔽效能的影响.从二次掺杂的导电聚苯胺的电磁性能讨论了聚苯胺对电磁屏蔽效能的贡献.研究了二次掺杂聚苯胺性状对电磁屏蔽涂层微观结构形貌以及与金属粉末的复合效应对电磁屏蔽效能的贡献.研究的结果表明导电聚苯胺的加入有利于增加电磁屏蔽材料对于高频电磁波的电磁屏蔽效能,但是对低频部分的电磁波的屏蔽效能与纯金属粉末电磁屏蔽材料相比有所降低,这可能是由于聚苯胺加入导致的导电组分分布不均匀所引起的.实验结果表明胶状体聚苯胺和粉末状聚苯胺在电磁屏蔽涂料基体树脂中具有完全不同的形态,分析了对电磁屏蔽效能的影响.     

炭黑/碳纤维/ABS电磁屏蔽复合材料的制备及其性能研究

采用硅烷偶联剂KH550改性炭黑(CB),浓硝酸氧化碳纤维(CF),将表面处理前后的炭黑和碳纤维与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂通过混炼挤出制备了电磁屏蔽复合材料,考察了炭黑、碳纤维含量及表面处理对复合材料体积电阻率和屏蔽效能的影响。实验结果表明,采用KH550改性炭黑可以达到改性目的,浓硝酸氧化碳纤维后,其表面接上了羰基和羧基。随着炭黑含量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,且变化规律符合渗滤效应,在100～1800MHz频率范围内,屏蔽效能逐渐增加,采用1%KH550改性炭黑后,导电性能和屏蔽效能均得到提高。加入碳纤维后,复合材料的导电性能和屏蔽效能均有较大提高,且含量为2%时,分别达到最大值,采用浓硝酸氧化碳纤维后,导电性能得到进一步提高,屏蔽效能提高了1dB左右。     

复合材料屏蔽效能测试方法的研究

对平板型复合材料屏蔽效能的测量概括起来可以分为两大类：“近场法”和“远场法”、“近场法”主要用来测量材料对电磁波近场（磁场为主）的屏蔽效能,“远场法”主要用来测量材料对电磁波远场平面波的屏蔽效能。本文对上述两类方法的原理,适用范围等作了详细阐述。     

银基填充复合材料电磁屏蔽效能研究

银基填充复合材料作为电磁屏蔽材料是电磁屏蔽领域研究热点之一.选用片状银粉、环氧树脂及固化剂制备导电银胶,使用涂抹棒将导电银胶均匀涂覆于聚酯基板上,固化后测试其各频率波段电磁屏蔽性能.研究了银基填充复合材料膜厚在不同波段电磁屏蔽性能的差别,测试其体积电阻率,通过扫描电镜观察横截面中片状银粉分散的均匀性,推导其电磁屏蔽机理.     

导电聚苯胺/纳米镍粉复合屏蔽材料的研究

制备了导电聚苯胺/纳米镍粉复合屏蔽材料.实验中把导电聚苯胺与镍粉以28的比例制成复合粉,然后再将复合粉与环氧树脂以37的比例混合,制成屏蔽涂料.检测结果显示,当聚苯胺电导率为102S/cm、镍粉颗粒尺寸为50～180nm、涂层厚度为0.45mm时,在30～1500MHz的频段范围可获得80～100dB的屏蔽效能.分析表明,大幅度提高吸收损耗,适当降低反射损耗可以减少二次电磁污染.这种屏蔽涂料不仅可用于电器机壳,而且也可用于电子元件、器件.     

磁屏蔽效能的有限元分析

提出了磁屏蔽效能问题的三维有限元模型的建立方法,应用ANSYS软件得到磁屏蔽效能为28.78,并将结果绘制成曲线,使结果更加一目了然。为了检验计算结果是否符合实际情况,通过一种间接的方法对磁屏蔽效能进行测试。对比分析以上的计算结果和测试结果,可以得出结论:利用有限元法进行磁屏蔽效能计算,对直流传感器的磁屏蔽效能估算具有一定的指导意义。     

关于电磁屏蔽服的屏蔽效能

计量测试源于生活,发展成专门学科后披上了神秘和深奥的面纱,看着各种报告中的数据和术语,大多数老百姓感到是一头雾水。既然计量测试是为广大人民群众服务的,消除人们心中的疑问便是我们的责任,经过一段时间的酝酿,我们萌生了开辟本专栏的想法,请专家们对大众普遍关注的问题作一些通俗的讲解。本期我们刊载的是有关电磁屏蔽服的文章．下一期介绍移动通信基站。     

电磁屏蔽聚苯胺纳米纤维的电化学制备

聚苯胺在微波吸收及电磁屏蔽方面有极大的应用前景。研究了电化学聚合苯胺纤维,并对其物化性质进行了研究。采用扫描电子显微镜,X射线衍射仪等对聚苯胺的形貌、结构进行了研究,采用电化学测试系统对其循环伏安等性能进行了研究。结果表明,聚合电位和时间对聚合速度,聚苯胺结构和电导率都有很大的影响。聚苯胺纤维的表面形貌与聚合参数关系密切。通过控制聚合电位和时间,以盐酸为掺杂酸可以得到所需尺寸的聚苯胺纳米纤维。合成导电聚苯胺的最佳条件为:0.5mol/L An、1mol/L HCl、常温、聚合电位0.8V.聚苯胺纳米纤维电磁屏蔽效能显著,有利于制备高效轻质的电磁屏蔽材料。     

纤维复合材料电磁屏蔽效能分层多尺度计算

为建立复合材料宏细观尺度之间电磁响应的关联性,将分层多尺度计算方法应用于纤维复合材料电磁屏蔽效能计算。为准确描述复合材料宏细观之间的联系,以电磁屏蔽效能为衡量标准,确定了复合材料细观结构的代表性体积单元(RVE)。根据电磁场媒质本构方程计算了RVE的等效电磁参数。采用分层多尺度方法计算复合材料宏观构件的电磁屏蔽效能。结果表明工作频率越高则复合材料的RVE越小;所设计的纤维复合材料结构在工作频率2～18GHz范围内具有38dB以上的电磁屏蔽效能,且电磁屏蔽效能随工作频率增加而下降。研究方法适用于求解细观结构相分散均匀或分布有规律的任意形状复合材料宏观构件电磁屏蔽效能。     

Electromagnetic interference shielding effectiveness of nanoreinforced polymer composites deposited with conductive metallic thin films

The effect of using conductive metallic thin films deposited on high density polyethylene (HDPE) and styrene butadiene copolymer (SBC) in conjunction with carbon nanofiber (CNF) reinforcement of HDPE and SBC was investigated in order to improve the electromagnetic interference shielding effectiveness (EMI SE) of the structures. Thin films of copper, silver and aluminum were deposited by thermal evaporation onto the polymeric matrices and its composites (0-20 wt.% of CNFs). Results show a synergistic effect of the two approaches (metallic coating and CNF reinforcement) toward improving the EMI SE. The chemical composition, surface morphology, carbon nanofiber distribution, thickness and microstructure of metallic coated polymers are examined using X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy.     

Electromagnetic shielding effectiveness of amorphous metallic spheroidal-and flake-based magnetodielectric composites

Flexible,lightweight,conductive materials,having both high rf losses and high permeability,are extremely desirable for applications as electromagnetic(EM)shielding.Gas atomized spherical FeSi-based ferromagnetic metallic particles,having a mean diameter of 14.6 μm with a standard deviation of 7.3 μm,were measured to have a room temperature saturation magnetic flux density of 1.49 T with a coercivity of 160 A/m.Ball milling of the amorphous particles led to aspect ratios from 1:1(spherical)to＞100:1(flake-like).Flake-like particles,suspended in paraffin,were found to not only increase the surface area of fillers enhancing the polarization mechanism but also increase the complex permeability and complex permittivity,and thus provide broadband shielding effectiveness.A loading factor of 40 vol.％of the～15 μm diameter powders provided the largest △WRL=-20dB of 9.49 GHz(i.e.,6.55＜f＜16.04 GHz)at a coating thickness of 2 mm.Overall,powder composites show a wide absorption potential above 18 GHz for＜1.5 mm thicknesses.The optimized flake-based composites exhibit strong EM wave absorption with an SE of-40 dB and SE＜-10 dB of 17.57 GHz at 40 vol.％filler at a thickness of 1.6 mm.     

分散助剂对丙烯酸基电磁屏蔽导电涂料性能的影响

在丙烯酸基复合型电磁屏蔽导电涂料中引入了几种分散助剂 ,并且采用了相应的分散工艺 ,致使填料分散性、电磁屏蔽效能和导电性能都有较大改善 ,而且获得了涂膜质量较好的复合型电磁屏蔽导电涂料     

Electromagnetic shielding behaviour of conducting polyaniline composites

The paper reports the designing and development of conducting polyaniline composites which show a shielding effectiveness of 4–58 dB against electromagnetic interference at 101 GHz range, depending upon the loading of the conducting polyaniline in polystyrene and polymethylmethaacrylate matrix. The composites can be used for the dissipation of static charge. A static decay time of the order of 0.11–0.02 s for the conducting polyaniline composites is observed when the charge is reduced from 5000 to 500 V.     

铁镍合金对复合电磁屏蔽材料性能的影响

在导电组分中添加磁性合金粉末,利用复合效应增加电磁屏蔽材料的吸收损耗,以获得较好的屏蔽效能。通过在12%体积分数的金属镍粉中添加不同体积分数的FeNi合金,研究了复合材料中FeNi合金对电磁屏蔽效能的影响。实验结果表明,当加入4%体积分数的FeNi合金时,屏蔽效能最好。分析得出FeNi合金粉末的加入能够增加材料的磁导率,增加材料对电磁波的吸收,在提升屏蔽效能的同时达到低二次污染的目的。     

化学镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料电磁屏蔽性能

采用化学镀方法对碳纤维进行表面镀镍, 采用SEM、 EDX、 XRD分析了镀镍碳纤维的微观形貌、 镀层成分和镀层结构, 通过电阻测试研究了镀镍碳纤维的导电性。将体积分数为2.5%、 5%、 7.5%、 10%的镀镍碳纤维作为导电填料制备镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料, 并用屏蔽室法测试了不同频段复合材料的屏蔽效能。结果表明: 碳纤维化学镀镍后, 表面形成了一层均匀的复合镀层, 镀层中镍的质量分数高达94%, 镀镍碳纤维的电阻值仅为碳纤维原丝的1/54。镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽能力较碳纤维原丝有所提高。复合材料的屏蔽效能随镀镍碳纤维添加量的增加而升高。在低频频段(kHz频段), 复合材料的屏蔽能力主要决定于材料的本征参数, 不同镀镍碳纤维含量的镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的屏蔽能力相差不大; 在中高频频段(MHz、 GHz频段), 镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料屏蔽效能主要决定于材料的电阻率。     

Al-Si闭孔泡沫铝电磁屏蔽效能

通过调整发泡温度、发泡时间、保温时间及发泡剂加入量等工艺参数,采用熔体转移发泡法制备不同相对密度的Al-Si闭孔泡沫铝.利用法蓝同轴法测试其电磁屏蔽效能,结果表明:电磁干扰频率对其屏蔽效能影响显著,在10～600MHz范围内,随着干扰频率增加,泡沫铝屏蔽效能逐渐减小,在600～1500MHz范围内,屏蔽效能又逐渐增加.相对密度对Al-Si闭孔泡沫铝材料电磁屏蔽效能影响不大.     

Electromagnetic interference shielding characteristics and shielding effectiveness of polyaniline-coated films

The study aims to investigate the electromagnetic interference (EMI) shielding characteristics and shielding effectiveness (SE) of polyaniline (PANI)-coated films. Free-standing films of emeraldine salt were obtained by PANI-emeraldine base with dode-cylbenzensulfonic acid on a polyethylene terephthalate film. The four-point probe method was employed to measure the electrical resistivity for investigating the electromagnetic characteristics of PANI-coated films. In addition, the SE of the PANI-coated films was measured in two different ways: a flanged coaxial shielding effectiveness test and a shielding effectiveness on the testbed having a box-type chamber equipped with instruments for electromagnetic shielding testing under real conditions. The overall SE measured from experiments was also compared with the approximate SE value calculated from a theoretical method. The present study has shown the possibility of utilizing PANI-coated films as EMI shielding/absorption materials.