Page 16 - 《精细化工》2021年第11期
P. 16
·2162· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
屏蔽材料具有良好的电磁屏蔽性能，但屏蔽机制单 场强度（A/m）、电场强度（V/m）、功率（W）；H 2 、
一，主要以反射为主，并且密度大、易腐蚀等局限 E 2 、P 2 为放置屏蔽材料后的磁场强度、电场强度、
性已难以满足柔性电子器件等新兴领域日益增长的 功率；SE H 、SE E 和 SE P 称为磁场屏蔽效能、电场屏
需求。因此，人们致力于开发具有超薄、超轻特性 蔽效能和功率屏蔽效能。
的柔性新型电磁屏蔽材料。 由于放置屏蔽材料前较放置后的磁场强度、电
柔性基电磁屏蔽材料通常是由柔性基材与电磁 场强度和功率都大，也就是 H 1 >H 2 、E 1 >E 2 、P 1 >P 2 ，
屏蔽损耗材料复合而成。近年来，研究者常将金属 故屏蔽效能为正值。根据被保护目标对屏蔽材料屏
系损耗材料、碳系损耗材料、导电聚合物损耗材料 蔽效能的要求不同，屏蔽效能的范围也不一样。一
以及 MXene 损耗材料等与柔性基材复合制备了不 般屏蔽效能≥20 dB 即认为有 90%的电磁波被屏蔽，
同类型的柔性基电磁屏蔽材料。本文综述了不同类 该材料有良好的屏蔽效果 。电磁屏蔽效能在 35 dB
[8]
型的电磁损耗材料、柔性基电磁屏蔽材料的制备方 时能基本满足民用要求。
法以及不同柔性基电磁屏蔽材料的研究进展，对柔
性电子器件、电子皮肤的开发具有重要意义。 2 电磁屏蔽损耗材料的类型及其性能
1 电磁屏蔽的简介 2.1 金属系损耗材料
金属系损耗材料具有高导电性、电磁干扰屏蔽
电磁屏蔽是利用屏蔽材料对电磁波进行反射、
能力、静电电荷耗散等优点，被广泛用作电磁干扰
衰减等作用使之不能进入到屏蔽区域的一种技术。
屏蔽材料，但其价格昂贵，在湿热条件下容易发生
屏蔽材料的损耗方式通常分为 3 种：吸收损耗、反 迁移而导致电阻升高、导电性能下降。常用的金属
[8]
射损耗和多重反射损耗 。其中，反射损耗要求屏
系损耗材料有银、镍和铜等金属。
蔽材料具有可移动的载流子，与入射电磁波相互作
2.1.1 银系损耗材料
用，且当屏蔽材料的导电性增加，电磁屏蔽效能也
银具有电阻率低、导电性能优异、抗氧化能力
随之增加；吸收损耗发生在屏蔽材料的内部，屏蔽
强及导电性能稳定的特点，可以将其制成纳米粒子、
材料内部具有电偶极子或磁偶极子，其分别与电磁
纳米棒、纳米线等不同形貌。银纳米线（AgNWs）
波的电场和磁场相互作用以吸收电磁波；多重反射
在所有纳米结构中的纵横比最高，制备过程简单，
损耗是屏蔽材料内部的反射，对厚度有依赖性。材
可弯折。高的纵横比可以使低含量的 AgNWs 在柔
料屏蔽电磁波的示意图如图 1 所示，其中，A 为吸
性基体中形成一个相互连接的导电网络，导电网络
收因子，R 为反射因子，M 为多次反射损失，T 为
的形成可以对电磁波进行多次损耗，可以防止漏波
透射因子。
现象，AgNWs 作为损耗材料时常用于需要高精度的
柔性电子器件中。
2.1.2 镍系损耗材料
金属镍价格适中、抗氧化性能力强、导电性良
好，对电磁波兼具介电损耗和磁损耗，其在很大 pH
范围内都具有优异的抗腐蚀性能，因此，以镍粉为
主可以开发抗腐蚀性能的电磁屏蔽材料。
2.1.3 铜系损耗材料
图 1 入射电磁波在电磁屏蔽材料中的传播途径 铜系损耗材料成本较低、导电性好，很薄的铜
Fig. 1 Spreading process of incident electromagnetic wave 层就具有优异的电磁屏蔽性能，且铜柔软、耐弯折，
through electromagnetic shielding materials
可与柔性基体相匹配制备柔性基电磁屏蔽材料。但
通常屏蔽材料对空间某点的屏蔽效果用屏蔽效 其抗氧化性差，暴露在空气中易氧化，氧化后会导
[9]
能（SE）表示。屏蔽效能是测试材料电磁屏蔽效果 致其导电性能降低，电磁屏蔽效能也会随之降低 。
的重要指标，是指屏蔽材料放置前后的磁场强度、 2.2 碳系损耗材料
电场强度或者功率比值，单位为 dB，表示为： 碳材料具有轻量化、比表面积高、柔韧性好、耐
H E P 腐蚀性强、导电性能好、机械性能优异等优点，可
SE 20lg 1 ， SE 20lg 1 ， SE 20lg 1
H
H 2 E E 2 P P 2 用于制备新型高、轻、强的电磁屏蔽材料 [10-13] 。石
式中：H 1 、E 1 、P 1 分别为没有放置屏蔽材料时的磁 墨烯、炭黑（CB）、碳纳米管（CNT）等是常被用
