电磁波辐射屏蔽的应用-北京洁尔爽王兴福

1、电磁辐射屏蔽技术与防电磁辐射纺织品 摘要：本文对电磁波辐射的产生和其对人类生活和健康的危害，以及电磁波辐射的防护的措施等做了详细的阐述，对防电磁波辐射纺织品的开发和加工工艺等有关技术做了详细的介绍，关键词：电磁波辐射、电磁波屏蔽、人体健康防护、防电磁波辐射纺织品前言在科技发展突飞猛进的今天，当计算机、通讯网络、移动电话、视听设备、空调机、微波炉等大量的电子产品，为忙碌的人们在工作和生活中带来极大的便利和愉快的同时，人们也日渐感受到它们的负面效应，就是由这些电子产品带来的新型污染源电磁辐射悄然地向人们袭来。电磁辐射污染与大气污染、水质污染、废弃物污染等有着显著不同，这种污染是一种高科技污染，它无

2、色、无味、无形、看不见、摸不着、听不出、闻不到，是一种用感官无法感知的污染现象，被喻为“隐形杀手”。世界卫生组织认为，在各种污染中，电磁辐射的威胁最大，它已成为了当今世界影响公众健康的严重问题。一、 电磁辐射的危害1820年，汉斯克里蒂安奥斯特在对哥本哈根的少数几个高年级学生所作的一次私人演讲中，观察到连着电池两极的一根导线会影响到它附近的一个磁体。自此，在科学史上拉开了探索电与磁奥秘的序幕。作为电磁学这门科学来说，直到上个世纪末人们才有了比较明确的认识，在众多科学工作者的辛勤工作基础上，得到了进一步发展，几乎从来没有一门科学的成就能比电磁学更具有如此广泛而深远的影响。但是电磁辐射造成一定影响

3、或危害，这是人们普遍关心的问题，这一重要问题在很多方面还没能被人认识，所需要解决和研究的课题尚很多。目前，电磁辐射对人体产生的危害主要表现在以下三个方面：热效应、非热效应、累积效应。长期受电磁辐射作用后，会出现白细胞数下降或增高的趋势，变化极不稳定。微波辐射还使人体皮肤干燥，面部痤疮和色素沉着增加，并加快皮肤的老化过程。微波辐射对人体的作用主要是热效应，除了热效应外还有非热效应的存在。人体暴露在强度不大的微波辐射环境中，体温没有明显的升高，但往往出现一些生理反应，电磁辐射可导致以下病症: 1.中枢神经系统机能障碍和植物神经紊乱，以头昏脑胀失眠多梦，疲乏无力，记忆减退，心悸等最为严重;其次是头痛

4、四肢酸痛，食欲不振、脱发、体重下降、多汗，有些人发生心动过速血压升高，也有些人出现心律不齐等变化。长时间大强度照射部分人员出现脑生物电流的改变，白细胞有可能增加或减少，变化呈极不稳定状态。 2.眼睛、睾丸损伤。眼睛是人体对微波辐射较敏感和易受伤害的器官，其晶状体可能出现混浊或水肿，严重时可出现白内障以至造成视力全部丧失。微波辐射对睾丸的损害也是比较严重的。由于微波能抑制精子的产生过程，所以可以使男性患暂时性不育症，辐射过强，则会引起永久性不育。3长期受电磁辐射，容易导致中枢神经系统机能障碍、孕妇流产、后代先天畸形、心脏传导系统异常、胃溃疡、骨髓破坏、白血病、肿瘤等病症。电磁辐射污染与大气污染、

5、水质污染、废弃物污染等有着显著不同，这种污染是一种高科技污染，它无色、无味、无形、看不见、摸不着、听不出、闻不到，是一种用感官无法感知的污染现象，被喻为“隐形杀手”。世界卫生组织认为，在各种污染中，电磁辐射的威胁最大，它已成为了当今世界影响公众健康的严重问题。二、 电磁辐射的防护1我国防电磁辐射标准我国现行的几项电磁辐射国家标准，均是八十年代后期制定的，这些标准的实施，在保护人群健康，防止环境电磁辐射污染方面起到了良好效果。但是，这些标准之间存在一定的差异，其限值与国外某些国家采用的标准限值差异更大，这一方面引起了公众对标准限值安全性的忧虑，另一方面也在一定程度上引起了管理上的混乱。随着近十几

6、年来，国内外在电磁辐射领域研究的深入，世界各国相关产业的发展和经济全球一体化进程的加快，以及中国加入WTO的日益临近，社会各界普遍期望能有一个合理、协调、统一的电磁辐射标准。因此，在积极参与世界卫生组织倡导的全球EMF标准统一化的同时，我国也已着手国内标准统一与协调。从1998年底开始，由国家质量技术监督局牵头，卫生部、环保总局、信息产业部共同参与，正着手进行几项国家标准的修订和统一工作，但这可能需要一个过程。移动电话的电磁辐射暴露问题，一直是近几年社会关注的焦点。1997年卫生部在国家技术监督局正式立项，开始组织起草移动电话电磁辐射卫生标准。目前，该标准的制定工作正在加紧进行，有望在明年完成

7、。中国政府1998年正式受世界卫生组织邀请加入国际EMF研究项目。两年来，我国的政府管理人员和科学专家参加了一系列重要的国际EMF项目活动，与来自不同国家、不同组织的专家共同分享各自的研究成果，并就标准协调等焦点问题进行了讨论，这对我国在电磁辐射领域的科学研究和管理工作起到了积极促进作用，相信也必然会对国际电磁辐射标准的一致性作出有益贡献。2防电磁波辐射纺织品 从上世纪60年代起，为了保护人们的身心健康，各国政府都相继制定了国家标准。进入90年代以来，美国、欧盟、澳大利亚、新西兰等都陆续采取了法律形式，禁止电磁兼容不合格的产品进入市场。我国政府对电磁污染，也极为重视，1989年颁布了“环境电磁

8、波卫生标准(GB917588)”。自从制定了电磁辐射安全标准以后，人们开始对电磁污染重视起来。一方面，对电磁辐射源进一步加强屏蔽、兼容，以减少电磁辐射的泄漏。另一方面，研制开发人体防护材料，进行防范。因此，电磁屏蔽织物就应运而生了。 （1）织物的金属化学镀处理近代的化学镀技术在塑料上应用以后才引起大家的注意；在此之后，纺织品的化学镀技术研究才逐步开展。目前，纺织品的化学镀以镀铜、镀镍和镀银为主。我国纺织品金属化采用化学镀技术也早已开始发展，据有关资料报道，系上海市纺织科学研究院在20世纪70年代就着手在选定的基布上进行化学镀银工艺的研究，之后进一步发展化学镀铜、镀镍，以及镀铜、镀银的复合工艺。

9、织物化学镀镍是在镍盐的水溶液中，加还原剂(如次亚磷酸盐、硼氢化合物)，使金属镍析出镀布在纤维表面上。化学镀溶液由金属盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和稳定剂等组成，其还原反应是由还原剂将金属离子还原成金属原子或分子沉积在纤维表面，而原先吸附在纤维上的贵金属则起催化作用，从而形成金属膜。今以镀铜为例简述如下： 在化学镀过程中，一是要保持镀铜溶液的稳定性；二是要控制好铜的析出速度。所以，优化化学镀溶液的组成和严格掌握化学镀的工艺技术条件是至关重要的。所用化学品纯度、水的含杂等的影响也不容忽视。 在具有相同的电磁波屏蔽效果时，与金属箔复合产品相比，化学镀金属的金属耗用量在1以下。化学镀与真空镀和溅镀相比，

10、具有可实现连续生产、效率高、镀层厚度容易调节、控制较简便的优点。其最缺点是产生含重金属离子的污水，处理困难。此外，在化学镀产品中，铜的导电率仅次于银，其电磁波屏蔽性能良好，但在空气中铜容易氧化而影响其耐久性。因此，一般都需要经后处理，防止其氧化。如日本三菱人造丝公司开发在涤纶纤维上化学镀铜或镍的产品（Diamex商品），为了防止金属氧化影响各项性能，最后经树脂涂层处理。由扫描电镜观察证实，该商品每根纤维上镀金属层厚度为0.06-0.15m，在所有纤维上都覆盖了金属涂层。化学镀金属化织物产品中，以镀铜或镀镍为最多，其中主要基材是涤纶、芳族聚酰胺、玻璃和碳素纤维。早在80年代就已经开始以各种织物为

11、基材，经化学涂层、电镀、真空镀、化学镀等技术将金属以粉末或原子、分子、离子状态，由直接或间接方式集聚于织物表面，使织物不仅能保持原来的风格，而且具有其它的一些特殊性能。织物经金属化整理后，由于具有一些特殊性能，如抗辐射性、抗静电性、导电性、电磁屏蔽性、降噪性、抗油、抗菌、对紫外线和红外线具有反射及吸收等性能。但是在研究过程也发现，金属化织物在洗涤后，各方面的性能有了明显的下降，并且生产投入大，使用成本高。化学镀铜的主要难点是镀浴的稳定性。起初由于镀浴的稳定性难以一时解决，因此不能直接镀出合格的产品。当务之急，就是先采用化学镀，使织物具有一定的导电性以后，再行电镀，以提高电性能，来解决燃眉之急。

12、由于镀层和织物的结合牢度较差，必须借助树脂涂层加以保护。所以，织物手感较硬、较粘、易折皱、不透气，服用性能不好。 （2）硫化铜织物硫化铜织物是20世纪80年代初发展起来的一种新型织物，当时主要是用做抗静电，后来也加入了屏蔽电磁波的行列。该织物是利用聚丙烯脂纤维大分子链上的氰基和铜盐，借助还原剂、硫化剂等，发生整合形成的。1980年首先由日本五味渊礼提出，而最早申请专利者却是波兰的0konievskin等人。随后，该项技术发展很快，先后发表了许多专利和论文。从形成的金属化合物来看，主要是银、铜、锡等金属的硫化物和碘化物。属于具有P型半导体性质的导电体。 以硫化铜织物为例，经分析，在硫化铜织物内除

13、含有零价铜以外，还有一价铜和二价铜。其中一价铜的含量最多，大多数以五硫化九铜的形态存在。硫化铜织物的导电性，是由于织物内含有很多不稳定的一价铜离子，它周围的一个电子趋于流向二价铜离子，使一价铜离于变为二价铜离于，从而形成了电子的跃迁，而不是零价铜电子的流动。由于一价铜离于和氰基的整合作用，生成的整合物，耐洗、耐摩擦、耐日晒、可熨烫，对导电性的影响不大。该织物仍保留原织物的风格，质地轻薄，柔软透气，吸湿防污，杀菌消臭、平衡人体电位等。这种屏蔽织物，已广泛应用于抗静电、防电磁辐射和保健领域。屏蔽效能，在0.15M3GHz范围内达1225dB。电磁辐射对人体的影响，上世纪五六十年代，微波就被列为职业

14、卫生学中的一种有害因素。随后，从微波又向低频、极低频的生物效应进行研究，并且对后者研究的意义，有可能超过前者。（因为它涉及者多），并且逐渐强调低频的磁场影响大于电场。这就对屏蔽织物又提出了新的要求，既要屏蔽电场，又要阻隔磁场，还要消除静电，防少量X射线和紫外线。这样，依靠以前的单一金属化织物，就难以达到理想的屏蔽效果，从上世纪90年代至今，国内外先后又研制了复合镀金属织物、合金镀层织物、化学镀铁织物、化学镀锡织物、金属喷镀织物、溅射镀金属织物、多元素织物、多离子织物、多功能织物、合成导电高分子织物和钠米材料织物等，用以满足不同环境、不同群体的需求。（3）复合镀金属织物 它是近年来才开发出的，其

15、目的是增加功能、取长补短、节约原材料、满足市场需要。例如，银铜复合镀层，既能节约昂贵的白银，又能满足市场，此工艺现已工业化。还有铜镍复合镀层，铜导电性好，不耐蚀：镍耐蚀，又有铁磁性，而导电性不如铜，两者复合，优势互补。所以，复合镀层织物，具有独特的优点，发展非常迅速，应用领域日渐扩大。今后很有可能取代单一金属镀层织物。涤纶织物经碱减量粗糙化处理后，再经敏化和活化处理，然后在银盐催化下，镀铜液中铜离子在银的催化作用和还原剂作用下，沉积在织物表面外；然后，在镀镍液中镍离子在铜的催化作用下，再在铜层上形成镍层。铜镍复合镀织物的耐磨性和耐洗性高于镀铜织物，表面铜镍复合镀的镀层结合牢度良好，稳定性也有较

16、大的提高。（4）合金镀层织物 为了提高化学镀金属织物的综合性能，取某些金属之长。例如铁的消磁性好，银的导电性好，钴具有铁磁性，又有较好的光亮度等。现今织物上的合金镀层，主要有锡、铜、铁、镍、磷；银、镍、磷、钴等。还可根据环境和用户的要求，进行金属种类和含量的选择。目前有的合金镀层织物，已经投放市场，在某些环境内的使用，已超过了单一金属镀层织物。（5）涂层用涂层整理技术使织物金属化，是在涂层整理剂中添加一定的金属粉末(片状)。通常用的铝粉为片状，它在涂层浆中的含量可高达50以上，经涂布后，能使织物表面产生铝的光泽。一般情况下，任何一种织物都可以作金属化织物的基布。不同的基布可以来用不同的涂层工艺

17、，最简单的是直接涂层工艺。一次涂布还是多次涂布，可视产品质量要求而定。如基布对张力敏感(如针织品)，则应采用转移涂层工艺。为保持金属光泽，尤其是铝、铜等，易于氧化变色，最后应在表面涂一薄层，并且以透明性极好的涂层剂作为保护层。 涂层法生产的金属化织物，其金属光泽不如层压整理的好，但它有很好的粘结性、挠曲性、耐磨性和耐化学药品性，这些取决于涂层剂的性能、涂层工艺的技术条件。涂层法金属化织物视产品的使用温度，其基布可分成如下几种：一般用途的产品，其基布是棉、涤棉、高湿模量粘胶、锦纶和涤纶等，使用温度较高的产品，可用玻璃纤维，芳族聚酰胺为基布；要耐高温的产品则以Kevar和PBI等耐高温纤维为基布。

18、当然，涂层剂也要选用相应耐高温的品种。这类金属化织物主要用途是用于热辐射屏蔽材料、烫衣板面料、高温管道包扎、绝热防护服以及热气球等。若在涂层法金属化织物的涂层上再植入紧密排列的高折射率玻璃微珠，以金属层(如铝)为反射层，可制成高亮度的反光织物，用作安全防护材料。在黑夜可以增加汽车前灯、火光或探照灯光的反射强度，使佩带此材料的人员或目标易于被觉察，从而减少事故发生或方便组织救援等。金属光泽要求高的产品，一般是用由真空镀或溅镀的金属薄膜与织物层压加工制成。根据用途和特性要求，所用薄膜通常是涤纶薄膜，也可以是聚乙烯或聚酰胺薄膜。金属则以铝为主，因其价格便宜，加工方便。为防止铝在空气中氧化变色，大多要

19、进行表面保护性涂层处理。层压用的镀金属涤纶薄膜，其厚度为l412mm，而其中金属沉积厚度小于l mm。透光率可达7585，金属沉积厚度可根据最终用途而定。镀金属涤纶薄膜可与任何基布层压，如机织物、针织物和无纺布。其纤维也包括用高科技生产的芳族聚酰胺、碳素纤维和聚苯并咪唑纤维等。层压生产的金属化产品大量用于生产墙纸、装潢标签、汽车装饰及太阳能控制薄膜。近年来又在食品的微波加热包装材料方面找到了新的应用领域。（6） 真空镀真空镀膜技术是20世纪初期开发的，最初将金属沉积在玻璃纸上、用于礼品包装。随着科学技术的发展，真空镀膜成本逐步降低，结合精密控制金属沉积厚度新技术的开发，为它在推广应用方面奠定了

20、良好的基础。真空镀的金属膜比最薄的金属箔要薄得多，如真空镀铝层的厚度仅为0.04-0.05Pm。如果要求较高的导电性和反射率或不透光性，可提高真空镀金属层的沉积厚度。通常以镀铝为多。若要更高的导电性或耐腐蚀性，可以镀银或其他金属。真空镀金属织物一般由基布底涂、真空镀铝和表涂组成。若基布含有一定水分，会使真空度下降，经防湿处理或底涂后，还可以增加金属沉积附着牢度。真空镀铝在高真空条件下进行，属物理金属沉积，而在表涂中则可添加着色涂料可增加彩色效果，还可防止镀铝层氧化和提高耐化学药品性能。另外，表涂层如要进行印花，则其涂层剂品种要注意选择。 （7） 溅镀在染整生产中的真空干燥和真空脱水、只是低真空

21、水平而已，即使是低温等离子体技术也是在中、低真空条件下实现的而金属的溅镀只有在高真空条件下才能实现。化学镀金属化织物产品中，以镀铜或镀镍为最多，其中主要基材是涤纶、芳族聚酰胺、玻璃和碳素纤维等。北京洁尔爽高科技有限公司早在80年代就已经开始以各种织物为基材，经化学涂层、电镀、真空镀、化学镀等技术将金属以粉末或原子、分子、离子状态，由直接或间接方式积聚于织物表面，使织物不仅能保持原来的风格，而且具有其它的一些特殊性能。织物经金属化整理后，具有一些特殊性能，如抗辐射性、抗静电性、导电性、电磁屏蔽性、抗油、抗菌、对紫外线和红外线具有反射及吸收等性能。但是在研究过程也发现，金属化织物在洗涤后，各方面的

22、性能有了明显的下降，并且生产投入大，使用成本高。所以人们开始对金属编制织物进行研究，并且取得了相当的成果。（8）金属丝混编织物它是首先面市的屏蔽织物，由金属丝和服用纱(线)混编而成。金属丝主要有铜丝、镍丝和不锈钢丝。特殊场合，有的还采用镀银铜丝，屏蔽效果尚好，唯一缺陷就是织物厚、重、硬、不耐折。为了改善它的服用性，一方面，采用较细的金属丝；另一方面，把金属丝轧扁，同纱(线)并绕，来提高柔性和弹性，减少服压感。改进的金属丝混编织物，许多领域都在使用。屏蔽效能在015M20GHz范围内达60dB以上。针对电磁波对人类造成的严重危害，北京洁尔爽高科技有限公司发明了防电磁波屏蔽织物，此产品是特殊工艺和专门技术将屏蔽金属纤维、远红外保健材料、棉纤维等有机结合在一起，反射和吸收电磁波，并发射对人体非常有益的远红外线（4-14UM），从而达到防护、保健功能。该产品属国内首创，处于国际领先水平，中国人民解放军卫生监测中心、北京市劳动保护研究会、天津大学等权威单位检测证明：该产品具有优良的屏蔽性能，屏蔽效能达24ab以上，电磁辐射衰减率达96%以上，屏蔽带宽（500KHZ-6GHZ）远红外辐射率大（85%以上），高效抗菌、穿着舒适、耐洗