朱華1 , 張華鵬2 ,張建春3 電磁污染會嚴重危害人類健康,而且也對通訊設備和電氣電子設備的正常運行造成嚴重的危害。在軍事領域和通訊領域中,電磁波的泄漏也會造成泄密。由此,具有屏蔽功能的防護材料應運而生。目前,具有屏蔽功能的紡織品尚不多見,且大多以反射電磁波為主,具備良好吸波效能的紡織制成品更少見。電磁波被反射型紡織品反射后又會造成新的環境污染,對他人或環境中的電子設備造成危害。因此開發具有吸波功能的紡織產品勢在必行。在軍事應用領域中,目前世界各國都在競相研究開發高性能寬頻帶的吸波材料,因為隨著雷達探測技術的發展,在未來的戰爭中,只適合于較窄頻段的吸波介質將很難適應戰場要求。就用于軍事用途的雷達隱身紡織品來說,在這一領域未來的發展目標是材料吸收頻帶寬、兼容性好、吸收強、重量輕,同時應具有良好的使用性能。
1 電磁屏蔽基本原理及屏蔽紡織品發展現狀
屏蔽材料對于電磁波的屏蔽效果可以用Schelkun-off電磁屏蔽理論來表達[1]。材料被電磁波入射時,其屏蔽效果的總和:
SE (dB) = R +A +B
式中, R 為材料對電磁波能量的反射損耗, A 為對電磁波能量的吸收損耗, B 為電磁波能量在屏蔽材料中的內部反射損耗。從電磁屏蔽效能理論看,材料的厚度、電導率、介電常數、介電損耗、磁導率等許多因素對屏蔽效能都有影響。
電磁波是由在空間中交替變化的周期性電場和磁場構成的。當這些電場或磁場作用于材料時,總存在某種內摩擦而形成損耗。材料的介電系數和磁導率可以復數形式表達[1]:
ε = ε′- iε″ μ = μ′- iμ″
式中,ε′和μ′分別表示材料對電場能和磁場能的儲存,而ε″和μ″
制作吸波型的屏蔽紡織品,應當使用具備較高的ε″和μ″的材料。
目前用于電磁屏蔽的紡織品,大多以不銹鋼纖維或碳、石墨纖維等具有較高電導率的材料與紡織纖維混紡或交織制成,或使用金屬化纖維,在纖維或織物上進行金屬電鍍或化學鍍,提高電導率。電導率高的材料對電磁波具有較強的反射能力,具備良好的屏蔽效能,而吸收能力則相對較差,容易在環境中造成再次污染。理論計算和實踐說明,電損耗型材料在較高的電磁波頻段存在較強的吸收,而磁損耗型材料在較低的電磁波頻段有較強的吸收能力,因此制作具有寬頻吸波性能的紡織品,應使材料同時具備一定的介電損耗和磁損耗能力[2]。
2 開發吸波型屏蔽紡織品的主要途徑
開發吸波型電磁屏蔽紡織品有兩條主要思路, 一是尋找新型材料,使其同時具有較高的ε″和μ″,而且具有較好的物理機械性能, 便于紡織加工, 并能夠適合紡織品的應用環境;二是根據多層復合吸波材料的設計原理,使用不同性能的電磁損耗材料,利用紡織復合材料的制作技術制造吸波材料。
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