朱華1 , 張華鵬2 ,張建春3 電磁污染會(huì)嚴(yán)重危害人類健康,而且也對(duì)通訊設(shè)備和電氣電子設(shè)備的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的危害。在軍事領(lǐng)域和通訊領(lǐng)域中,電磁波的泄漏也會(huì)造成泄密。由此,具有屏蔽功能的防護(hù)材料應(yīng)運(yùn)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(huì)造成新的環(huán)境污染,對(duì)他人或環(huán)境中的電子設(shè)備造成危害。因此開發(fā)具有吸波功能的紡織產(chǎn)品勢(shì)在必行。在軍事應(yīng)用領(lǐng)域中,目前世界各國都在競(jìng)相研究開發(fā)高性能寬頻帶的吸波材料,因?yàn)殡S著雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的發(fā)展,在未來的戰(zhàn)爭(zhēng)中,只適合于較窄頻段的吸波介質(zhì)將很難適應(yīng)戰(zhàn)場(chǎng)要求。就用于軍事用途的雷達(dá)隱身紡織品來說,在這一領(lǐng)域未來的發(fā)展目標(biāo)是材料吸收頻帶寬、兼容性好、吸收強(qiáng)、重量輕,同時(shí)應(yīng)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(fā)展現(xiàn)狀
屏蔽材料對(duì)于電磁波的屏蔽效果可以用Schelkun-off電磁屏蔽理論來表達(dá)[1]。材料被電磁波入射時(shí),其屏蔽效果的總和:
SE (dB) = R +A +B
式中, R 為材料對(duì)電磁波能量的反射損耗, A 為對(duì)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(nèi)部反射損耗。從電磁屏蔽效能理論看,材料的厚度、電導(dǎo)率、介電常數(shù)、介電損耗、磁導(dǎo)率等許多因素對(duì)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(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成的。當(dāng)這些電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用于材料時(shí),總存在某種內(nèi)摩擦而形成損耗。材料的介電系數(shù)和磁導(dǎo)率可以復(fù)數(shù)形式表達(dá)[1]:
ε = ε′- iε″ μ = μ′- iμ″
式中,ε′和μ′分別表示材料對(duì)電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的儲(chǔ)存,而ε″和μ″
制作吸波型的屏蔽紡織品,應(yīng)當(dāng)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(dǎo)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(jìn)行金屬電鍍或化學(xué)鍍,提高電導(dǎo)率。電導(dǎo)率高的材料對(duì)電磁波具有較強(qiáng)的反射能力,具備良好的屏蔽效能,而吸收能力則相對(duì)較差,容易在環(huán)境中造成再次污染。理論計(jì)算和實(shí)踐說明,電損耗型材料在較高的電磁波頻段存在較強(qiáng)的吸收,而磁損耗型材料在較低的電磁波頻段有較強(qiáng)的吸收能力,因此制作具有寬頻吸波性能的紡織品,應(yīng)使材料同時(shí)具備一定的介電損耗和磁損耗能力[2]。
2 開發(fā)吸波型屏蔽紡織品的主要途徑
開發(fā)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(shí)具有較高的ε″和μ″,而且具有較好的物理機(jī)械性能, 便于紡織加工, 并能夠適合紡織品的應(yīng)用環(huán)境;二是根據(jù)多層復(fù)合吸波材料的設(shè)計(jì)原理,使用不同性能的電磁損耗材料,利用紡織復(fù)合材料的制作技術(shù)制造吸波材料。
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