电磁波引起的电磁干扰(EMI)不仅会干扰电气设备，也会对人体健康带来严重的威胁，因此电磁污染已被公认为继大气污染、水质污染、噪音污染后的第四大公害。电磁辐射污染已引起世界各国的重视。欧、美、日等国家和地区都发布了电磁辐射的标准和规定，如美国联邦通讯委员会FCC、德国电气技术协会VDE、日本VCCI和英国BS6527等。国际无线电干扰特别委员会CISPR也制定了抗电磁干扰的国际标准。电磁辐射的危害，也使得世界人口第一大国——中国政府高度重视，上世纪90年代以来，该国相继颁布了一些行业性的电磁辐射防护规定，如《电磁辐射防护规定》、《微波和超短波通信设备辐射安全要求》、《使用电雷管防射频危害的安全性指南》等，并于1998推行了电磁兼容EMC标准，使用电磁屏蔽材料可以有效屏蔽电磁波的干扰，减少电磁污染的危害。1. 电磁屏蔽的机理电磁波是由辐射源产生电场和磁场交互变化形成的，其能量以波动形式由近向远传播。电磁屏蔽的机理是在电磁波经过导体时在导体上产生感应电流，使电磁场能转换成导体的内能，从而实现屏蔽的目的。一般用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)来评价电磁屏蔽材料的屏蔽性能，根据Schelkunoff电磁屏蔽理论，屏蔽效能分为反射消耗、吸收消耗和多重反射消耗3部分，用公式表示为:SE=A+R+BA——吸收损耗；B——电磁波在屏蔽材料内部的多重反射损耗;R——为电磁波的单次反射衰减。2. 电磁屏蔽材料研究和开发现状根据电磁波屏蔽的机制可以把电磁屏蔽材料分为三类:反射型、反射吸收型和吸收型，按应用形式可分为涂敷型和结构复合型一类。2.1 电磁屏蔽涂料将金、银、铜、镍、碳、石墨等导电微粒掺入到高分子聚合物中就制成了掺合型导电涂料，相对于原高分子聚合物，其导电性大大增强。掺合型导电过程机理较复杂，导电效果同填料种类以及填料在聚合物中的分散程度有关。实验发现填料的浓度存在“渗滤阈值”，低于临界点时为绝缘体，达到临界浓度时，体系的电阻急剧下降直至能稳定传导电流，超过临界点后，体系电阻变化不大。导电涂料的成本低、生产工艺简单，施工方便，得到广泛应用，根据掺合物的不同，可分为银系、碳系、铜系、镍系等。银系导电涂料导电性高，具有优良的屏蔽性能(可达65dB)，但价格昂贵限制了使用范围，主要用在某些特殊领域。碳系涂料是上世纪70年代由美国作为军用开发，密度小、成本低，导电性相对较差，电磁屏蔽效果不是很理想，一般用作防静电涂层。铜系涂料的电阻率低导电性好，缺点是易氧化、密度较大易下沉，在聚合物基体中分散不好。为防止铜粉氧化，常用机化合物、不活泼金属包覆，或者在制备涂料过程中加入还原剂或其它添加剂等成分，制得具有一定抗氧化性的导电涂料。近几年随着铜防氧化技术的开拓成功，铜系涂料得到迅速发展。日本研制出一种电磁屏蔽吸收涂料，用分子量高达100万的高性能基体聚合物导电涂料保护金属填料，防止铜填料的氧化，并使得屏蔽性能可持续10a以上。目前铜系涂料需要解决的主要问题是:导电填料在聚合物基体中的分散性、抗氧化性及如何降低填料用量。镍系导电涂料价格适中，化学稳定性好，氧化问题比铜轻，成为当前欧美等国电磁屏蔽用涂料的主流。为改善单一镍系导电率低的问题，常采用铜、镍混用，涂层厚度为50~70μm时体积电阻率为10-3Ω•cm，500~1000MHz屏蔽效果可达30~60dB。单组份电磁屏蔽有一定的局限性，难以实现宽频屏蔽等。为进一步增强电磁屏蔽效果，研究了多元复合涂层。文献研究了1~10GHz频段镍基电磁屏蔽涂料，并用氧化锌晶须、微米镍粉、锆钛酸铅、SiC、Ni-Zn软磁铁氧体作为填料制备涂料，进行复合，制备宽频和高吸收、低反射涂料的电磁屏蔽材料，在10KHz-1GHZ频段电磁屏蔽效达40dB。金属箔、涂料两种三明治型电磁屏蔽材料，在30~1000MHz全频段内性能优于普通涂料，在400~1000MHz频段内，其综合屏蔽效能比普通涂料高10dB以上，入射电磁波为1GHz时，其SE达70dB。利用纳米材料特殊的性能，制备纳米功能涂层也是当前的研究热点。手机的电磁辐射距离人体间距为几毫米，会形成强辐射，对人体的影响不容忽视。中国上海“优加”防辐射服研制了纳米级“电磁屏蔽材料”，使得该企业成为业内少数掌握该核心技术的电磁屏蔽材料生产厂商，通过使用纳米技术，防辐射服中的金属颗粒粒度更小，可以提高防辐射能力，同时大大降低材料浪费，更加绿色环保。2.2表面敷层型屏蔽材料通过化学镀、喷涂、真空镀或者贴金属箔方法，对绝缘体表面进行导电化处理，可达到电磁屏蔽的效果。粘贴金属箔工艺简单，把铜、镍、不锈钢等金属箔片与塑料薄板粘结后经等压成型，屏蔽效果可以达到60~70dB。化学镀金通常采用化学镀将Cu、Ni等镀覆到材料的表面，具有导磁导电性能好、不受外型限制等特点。较厚的镀层一般具有较好的EMI屏蔽效果，其屏蔽值可达60~120dB，采用共混工艺使ABS塑料与其他工程塑料形成塑料合金，能使一些难于电镀的塑料获得可电镀性。喷涂法用火焰、电弧喷涂等方式在材料表面制备铝、锌、铜等金属层，厚度约为70μm，电磁屏蔽效果可达70dB，然而缺点是金属层和基体之间结合不够牢固，容易脱落。真空镀采用物理气相沉积技术使金属气化，然后在基材表面形成金属镀层。磁控溅射法也可以用到镀膜工艺中，在塑料基片HIPS制备Cu/Ni薄膜的工艺，在10K~106KHz范围内，铜层在1.0~4.0μm时，其屏蔽效果可达80~110dB。2.3纤维类复合材料2.3.1金属化织物金属纤维与纺织用纤维相互包覆或在一般纺织品表面上覆金属物质可以用来制造金属化织物，使之具有金属光泽、导电、电磁屏蔽等功能，同时又保持纺织品原有的柔软性、耐弯曲、耐折叠的特性。常用的工艺有金属丝和其它纤维混编、蒸发喷涂、溅射、化学镀、等离子处理等。国际上对此研究开展得较早。20世纪80年代就已工业化生产，如美国Matasolg、德国Baymetex、荷兰Devex以及日本高濑染工、东丽等公司。离子织物是当今国际上最先进的第6代屏蔽电磁辐射材料，是以低温等离子处理，连续进行表面沉积处理为特殊的纤维织物金属化处理方法。日本一家公司采用对织物进行低温等离子处理，经过低温等离子处理后完成表面Al、Ti、Cr、Ni、Cu等的金属化处理。通过此技术可以改善纤维基布与金属层沉积层的结合力。金属化处理后的织物具有良好的机械性能和耐热性，基布与金属层之间结合力强。采用此方法进行纤维织物金属化处理，既可以克服真空沉积法存在的金属层与基布之间结合力弱的缺点，又避免了化学镀的废液处理问题。2.3.2复合导电纤维导电纤维是利用真空镀、化学镀、聚合等方式，使金属附着在纤维表面上形成金属化纤维，或在纤维内部掺入金属微粒物质，再经熔融抽成导电性或导磁性的纤维。常用的纤维有不锈钢纤维、铜纤维、铁纤维、碳纤维、银纤维及镀金属玻璃纤维等。不锈钢纤维具有防电磁波、防静电、导电、耐高温等效果。将直径约7μm不锈钢纤维填充树脂，填充率为6%(体积)时屏蔽效果可达40dB，且随填充率的增加SE也增加。目前，美国、法国、比利时、日本等发达国家的不绣钢纤维已经进入量产阶段，生产的不锈钢纤维最细达到2μm，一般为8~22μm。日本推出的铁纤维与聚丙烯、聚碳酸酯等树脂混合而制成的屏蔽塑料，其中FE-125、FE-125MC、FE-125HP3个品种的铁纤维填充率为20%~27%(体积)，其屏蔽效果可达60~80dB。碳纤维线耐酸、盐等侵蚀，膨胀系数小，电阻率1.5×10-3~3.0×10-3Ω•cm。碳纤维作导电填料时，纤维长度、添加量以及与树脂粘接的好坏程度是影响材料导电性的关键因素。为了改善纤维与基材的结合力，碳纤维在填充前常需要用氧化法和接枝法进行表面处理。美国开发的镀镍石墨纤维型屏蔽材料，在ABS树脂中填充20%(体积)、直径为7μm的镀镍石墨纤维，在1000MHz时SE值高达80dB。Shinn-Shyong等研究了用粘接与化学镀制备铜，镍覆盖碳纤维复合ABS的屏蔽效果，由于纤维的分散性以及镀层和纤维的结合性好，镀覆显示出良好的EMI屏蔽效果。铜纤维因优良的导电性而具有更佳的屏蔽效果，目前多采用黄铜纤维作填料。日本推出的黄铜纤维填充型屏蔽材料，当填充率为10%(体积)时，其体电阻率小于10-2Ω•cm，屏蔽效果可达60dB。导电玻璃纤维是玻璃技术与纤维表面处理相结合的产物，EMITEC纤维现已广泛应用。导电玻璃纤维还可制成玻纤纸，日本一公司用直径2μm，长度100μm的镀金属玻璃纤维制成导电玻璃纤维纸，制得的玻纤纸的导电性能很好，可与树脂复合，制成电磁屏蔽材料。鲍红权等用化学镀的方法制备了玻纤/Ni、玻纤/Cu和玻纤/Cu/Ni-Cu-P3种导电玻璃纤维。采用双镀层结构的玻纤/Cu/Ni-Cu-P导电玻璃纤维，把Cu的高导电性和Ni-Cu-P镀层优良的抗氧化及耐热稳定性结合起来，制备出导电性好抗氧化及耐热稳定性也较好的镀金属玻璃纤维导电填料，屏蔽效果在500MHz时可达50~60dB。