電磁屏蔽織物的制備及性能表征

【簡介】

1前言

    電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是高技術(shù)、大功率的電子電氣設(shè)備的廣泛應(yīng)用，形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境污染。電磁波不僅會造成電子產(chǎn)品的相互干擾，而且還會對人體健康帶來嚴(yán)重的威脅^[l-4]。電磁屏蔽是控制電磁污染的有效手段。金屬織物是一種很好的電磁屏蔽材料，它利用金屬材料對電磁場的反射和傳導(dǎo)作用來隔離電磁輻射，集織物的柔韌性和金屬的導(dǎo)電性于一體，是理想的電磁屏蔽材料l在電子工業(yè)迅猛發(fā)展、人們環(huán)保意識日益增強(qiáng)的今天，電磁屏蔽材料越來越顯示出巨大的市場潛力，受到廣泛關(guān)注。

    目前制備電磁屏蔽織物的主要方法有：一、不銹鋼纖維化后再與其它纖維混紡，織成具有電磁防護(hù)功能的特殊布，但在傳統(tǒng)的紡織設(shè)備上進(jìn)行含有金屬纖維的紡織加工時(shí)，必須采取特殊措施，否則不能正常進(jìn)行^[5]；二、采用化學(xué)鍍的方法(又稱濕法)，通過水溶液中的化學(xué)反應(yīng)，金屬還原成原子或分子而沉積在織物表面，但該法對環(huán)境污染較大^[6]。本文采用真空磁控濺射和連續(xù)電鍍的方法在織物上鍍上金屬，該工藝可以根據(jù)需要鍍上不同厚度的金屬鍍層，鍍層的附著力良好，成本低廉，克服了化學(xué)鍍的污染，是一種很有前途的電磁屏蔽織物的制備方法[71。制成的材料除了適合用于航天、軍事設(shè)施的屏蔽和室內(nèi)屏蔽之外，還適用于電子及精密儀器的屏蔽件。

2實(shí)驗(yàn)部分

2．1材料

    滌綸長絲平紋織物，規(guī)格為84T，其性能見表l。

表1滌綸織物的性能

Table l Properties of polyester fabric

2．2設(shè)備及工藝參數(shù)

    真空磁控濺射采用鎳靶，真空度0．38 Pa，電流8．7A，電壓560V。直流電鍍采用YNDF電鍍電源(中山怡能電氣有限公司)。電鍍鎳的鍍液組成及工藝條件為：2809／L NiS0₄，35g／L NiCl₂，40g／L H₃80₃，溫度42℃，pH 8．8，電流59A，電壓4．2 V。電鍍銅的鍍液配方及工藝參數(shù)為：60～70g／L焦磷酸銅，280～320g／L焦磷酸鉀，20～25g／L檸檬酸銨，2～3mL／L氨水，溫度47．5℃，pH 4．2，電流73 A，電壓7．5 V。所用試劑均為CP級，

2．3電磁屏蔽織物的制備

工藝流程：除油一水洗一粗化一水洗一烘干一真空鍍一電鍍銅一電鍍鎳。在上述的工藝流程中，要保證布面平整，并且要求每一步對滌綸織物處理均勻。

2．4性能測試

    采用ZY9987型數(shù)字式微歐計(jì)(上海正陽儀表廠)測試樣品的方塊電阻，每個(gè)試樣測試l0處取平均值；將電鍍后的試樣在MCJ-01A磨擦試驗(yàn)機(jī)(濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司)上進(jìn)行耐磨性能測試，任取250mm×300mm試樣，壓塊2kg，平磨500次，同時(shí)測定織物表面電阻隨摩擦次數(shù)的變化情況。采用XLW智能拉力試驗(yàn)機(jī)(濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司)測試樣品的附著力，任取250mm×300mm試樣進(jìn)行強(qiáng)力膠帶(膠帶附著強(qiáng)度大于8 N／25mm)180。剝離試驗(yàn)，速度為500mm／min。屏蔽效能的測試標(biāo)準(zhǔn)為GB l2190-2006《電磁屏蔽室屏蔽效能的測量方法》和QJ 2809—1996《平面材料屏蔽效能測量方法》。根據(jù)GB l2190-2006測量時(shí)，將樣品放置在屏蔽室開口上并壓緊，屏蔽室測試窗尺寸為300 mm×300 mm。根據(jù)QJ 2809—1996測量時(shí)，將樣品放置在法蘭同軸傳輸線中間。

3結(jié)果與分析

3．1織物外觀及附著力

采用上述工藝制備的電磁屏蔽織物表面平整，有金屬光澤，無油污、臟點(diǎn)，色澤均勻。對織物進(jìn)行l80⁰剝離實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)膠帶上僅有少量點(diǎn)狀金屬剝離。電阻測量結(jié)果表明，剝離實(shí)驗(yàn)后樣品的電阻并無明顯變化。由此可見，采用該方法制得的樣品附著力良好。

3．2織物的表面電阻及耐磨性能

    織物的表面電阻較小，橫向電阻為0．034 Ω／sq，縱向電阻為0．036 Ω／sq，因此導(dǎo)電性良好。織物的表面電阻隨摩擦次數(shù)的變化見圖1。由圖1可以看出，摩擦500次后織物仍具有良好的導(dǎo)電性(未處理的織物為絕緣體)，這表明織物與鍍層的結(jié)合較好。鍍層有一定厚度，摩擦過程中其厚度減小，但鍍層的均勻性沒有受到明顯影響，所以織物的電阻變化趨勢平穩(wěn)。隨著摩擦次數(shù)的增加，鍍層厚度減小到一定程度，則織物表面鍍層的均勻性受到影響，因此表面電阻變化也明顯^[8]。由于織物的電磁屏蔽性能與導(dǎo)電性有關(guān)，因此隨著摩擦次數(shù)的增加，電磁屏蔽性能有下降的趨勢。

圖1織物表面電阻與摩擦次數(shù)的關(guān)系

Figure l Relationship between electric resistance of fabric surface and friction times

3．3織物的屏蔽性能

    樣品在1 kHz～1．5 GHz的屏蔽效能變化如圖2所示。在該頻段，樣品的屏蔽效能可達(dá)70 dB。樣品在1．5 GHz～40 GHz的屏蔽效能也超過60 dB(見圖3)。說明該織物在很寬的波段內(nèi)具有良好的電磁屏蔽效能。

圖2根據(jù)QJ 2809-1996測得的電磁屏蔽效能

Figure 2 EMI shielding effectiveness of fabric based on QJ 2809-1996

圖3根據(jù)GB l2190-2006測得的電磁屏蔽效能

Figure 3 EMI shielding effectiveness of fabric based on GB l2190-2006

4結(jié)論

采用真空磁控濺射和電鍍的方法制備了電磁屏蔽織物，其導(dǎo)電性能較好，且具有良好的耐磨性，結(jié)合力強(qiáng)，在很寬的波段內(nèi)屏蔽效能均在60 dB以上，可以滿足各種條件下的電磁屏蔽要求。   

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