电磁波屏蔽纤维以及纺织品

1、关于电磁波屏蔽纤维及纺织品第一张，PPT共十七页，创作于2022年6月一、电磁辐射的危害 电磁辐射已经成为继水、大气、噪声之后的第四大环境污染源。大量研究表明，电磁辐射对地球生物和人类的危害和影响已经远远超过了人们以往对它的认识。早期的防电磁辐射或抗电磁干扰研究和产品开发主要集中在军事、国防或工业领域。随着个人电脑、计算机网络通讯、移动电话、视听设备、微波炉等电子技术和产品的日益普及，电磁辐射对人们健康和生命安全的影响日益显现，这些电磁波虽然无色、无味、看不见、摸不着，但穿透力强、生物作用大，充斥着整个空间令人防不胜防，被人们喻为“电子烟雾”。第二张，PPT共十七页，创作于2022年6月 据美

2、国环保局调查，98%以上的人接触不同成都的电磁辐射，而电磁辐射的脉冲辐射会引起的心血管系统、内分泌系统、神经系统、生殖系统、免疫系统的功能损伤，特别是对大脑的伤害。因此，开发和使用具有抗电磁辐射功能的纺织产品则是最简便和有效的手段之一。 第三张，PPT共十七页，创作于2022年6月二、电磁屏蔽基本原理 屏蔽材料对于电磁波的屏蔽效果可以用Schelkun-off电磁屏蔽理论来表达。材料被电磁波入射时,其屏蔽效果的总和: SE (dB) = R +A +B 式中, R 为材料对电磁波能量的反射损耗, A 为对电磁波能量的吸收损耗, B 为电磁波能量在屏蔽材料中的内部反射损耗。从电磁屏蔽效能理论看,

3、材料的厚度、电导率、介电常数、介电损耗、磁导率等许多因素对屏蔽效能都有影响。 第四张，PPT共十七页，创作于2022年6月 电磁波是由在空间中交替变化的周期性电场和磁场构成的。当这些电场或磁场作用于材料时,总存在某种内摩擦而形成损耗。材料的介电系数和磁导率可以复数形式表达: = - i = - i 式中,和分别表示材料对电场能和磁场能的储存,而和则表示对电场能和磁场能的消耗。因此,要制作吸波型的屏蔽纺织品,应当使用具备较高的和的材料。 第五张，PPT共十七页，创作于2022年6月三、抗辐射纺织品的开发 抗电磁辐射纺织产品的开发模拟了常规电磁屏蔽材料的工作原理，即以金属隔离的原理来控制电磁干扰由

4、一个区域向另一个区域感应和辐射传播，而这种隔离是通过电磁屏蔽材料对入射电磁辐射的反射或吸收实现的。第六张，PPT共十七页，创作于2022年6月 目前用于电磁屏蔽的纺织品,大多以不锈钢纤维或碳、石墨纤维等具有较高电导率的材料与纺织纤维混纺或交织制成,或使用金属化纤维,在纤维或织物上进行金属电镀或化学镀,提高电导率。电导率高的材料对电磁波具有较强的反射能力,具备良好的屏蔽效能,而吸收能力则相对较差 ，容易在环境中造成再次污染。理论计算和实践说明,电损耗型材料在较高的电磁波频段存在较强的吸收,而磁损耗型材料在较低的电磁波频段有较强的吸收能力,因此制作具有宽频吸波性能的纺织品,应使材料同时具备一定的介

5、电损耗和磁损耗能力第七张，PPT共十七页，创作于2022年6月四、开发吸波型屏蔽纺织品的主要途径 开发吸波型电磁屏蔽纺织品有两条主要思路, 一是寻找新型材料,使其同时具有较高的和,而且具有较好的物理机械性能, 便于纺织加工, 并能够适合纺织品的应用环境;二是根据多层复合吸波材料的设计原理,使用不同性能的电磁损耗材料,利用纺织复合材料的制作技术制造吸波材料。第八张，PPT共十七页，创作于2022年6月1碳纤维材料 碳纤维的电阻率随热处理温度的升高而降低,因此经低温处理的某些碳纤维晶化温度低,结构更加疏松紊乱,具有一定的吸波性能。另外,经过特殊工艺处理,如特殊表面处理的某些碳纤维,制作SiC/C复

6、合纤维,这种特殊工艺可在碳纤维表面沉积一层石墨颗粒,或者在碳纤维上接枝某些官能团如酰亚胺等,也可改变纤维的横截面形状和大小,对碳纤维表面实施金属电镀或化学镀,使其具有适当的电阻值和适当的和值,制作出具备一定吸波性能的碳纤维材料 第九张，PPT共十七页，创作于2022年6月2.有机导电纤维吸波材料 炭黑是最早得到应用的吸波材料,属于介电型吸收剂;某些金属氧化物如TiO2 ,ZnO, NiO,MoO2 ,WO3等,都具有在一定条件下吸收电磁波的能力。使用炭黑制作的有机导电纤维以及使用某些金属氧化物制作的导电纤维,目前多用于纺织品的抗静电,与碳纤维相比,这种材料的机械性能与纺织纤维接近,容易与纺织品

7、结合,用于纺织复合材料可以调节材料的电磁参数,因此也可以用来制作具备优异性能的吸波纺织品。 第十张，PPT共十七页，创作于2022年6月3.金属微粉材料 如羰基金属微粉吸波材料,包括羰基铁、羰基镍和羰基钴等,都具备良好的吸波性能,其中羰基铁微粉是最常用的一种磁性金属微粉吸波材料,如使用合适的粘胶剂将其涂布在纤维或织物表面,形成导磁薄层,或者使用浸渍的加工方法,制备吸波织物或非织造布。这类材料的主要缺点是体积密度较大,造价昂贵,与纺织品结合性能差。为了克服这一缺点,有人使用直径几十微米的空心微珠进行表面改性,如镀覆金属镍等,材料的体积密度大大下降。这是一种有望用于吸波纺织品的材料,有可能用于化学

8、纤维的复合纺丝或织物的涂层整理。第十一张，PPT共十七页，创作于2022年6月4.功能纤维材料 碳化硅纤维是制作多波段吸波复合材料的主要成分,在818GHz和2640GHz频段范围内有着很好的吸波性能,吸波频带宽,吸收能力强。与铁氧体和金属超细粉相比,其比重更接近纺织纤维,而且材料强度大,有利于在吸波纺织品中的应用;但同时脆性也较大,不耐剪切和弯折,与纺织纤维混合后制取的吸波纺织品耐用性差。同时纤维的长度、形状因子、电导率、取向等都明显地影响吸波性能,所制备的材料稳定性较差,应用于纺织品还有待于进一步研究。 第十二张，PPT共十七页，创作于2022年6月5.纺织复合材料 在实际应用中, 一种类

9、型的材料往往只是在某一频段有较好的吸波效果, 且物理、化学性能各异, 仅凭单一的材料很难满足吸收电磁波材料“轻、薄、宽、强”的需要,因此需要将多种材料进行各种形式的复合以达到阻抗匹配的要求。针对单层吸波材料, 于晓凌提出跟踪逼近优化的方法或逆向优化方法, 对影响单层吸波材料的吸波性能的6个因素,即、电磁波频率和吸波材料的厚度进行优化设计。第十三张，PPT共十七页，创作于2022年6月 根据这一方法, 在吸波纺织品的设计中,可以根据实际要求改变材料中不同组分及其含量以及材料的厚度,进而调节材料的电磁参数,达到对某些频段的电磁波有最强吸收的目的。即使采用新型吸波材料,利用单层纺织品也较难实现在有效薄层内使入射波尽可能被强吸收,而且其吸波的极限带宽也受到诸多限制。利用不同纺织品复合的方法,或利用非织造布技术将不同性能的材料结合起来,用双层结构或多层结构代替单层结构,或设置阻抗匹配层和吸收层,可实现较好的吸波性能。第十四张，PPT共十七页，创作于2022年6月五、电磁波屏蔽纤维在生活中的应用第十五张，PPT共十七页，创作于2022年6月六、电磁屏蔽纤维及纺织品的发展前景 随着现代科技的发展和人民生活水平的不断提高，高科技电子产品得到越来越多人的青睐，再给人民带来享