电磁屏蔽原理以及PCFC电磁屏蔽机理介绍

电磁屏蔽原理

电磁屏蔽指的是对电磁波的传播进行限制，利用屏蔽材料阻隔或减少电磁波发射源与受保护设备之间的电磁能量传播，以降低电磁波对人类及环境的影响，减少对设备工作的干扰。基于Schelunoff电磁波屏蔽理论，屏蔽材料主要以3 种方式实现电磁波衰减：反射损耗（SER）、吸收损耗（SEA ） 和内部多次反射损耗（SEM ）。反射损耗是导电材料中带电粒子与电磁场相互作用的结果，是在入射表面由阻抗突变引起电磁波的反射衰减；吸收损耗是由于屏蔽材料中电偶极子或磁偶极子与电场作用产生的热损耗引起又一部分电磁波衰减；内部多次反射损耗是由于透射波经反射损耗、内部损耗后，又接触到屏蔽层的另一侧，在此侧面上进行再次反射，使反射波又一次通过材料内部，如此进行多次反复反射直至电磁波被吸收，从而达到电磁屏蔽的效果。电磁屏蔽总效能（SE） 为3 种损耗之和。

计算公式为

SE = SER +SEA +SEM

SER——材料表面的反射损耗；

SEA——材料内部的吸收损耗；

SEM——材料内部的多重反射损耗。

由此可知，材料的电磁屏蔽效能与材料的导电率及磁导率密切相关。

下图为电磁屏蔽原理图。很明显，当外界电磁波在接触到屏蔽材料时，部分电磁波被其表面反射，其余电磁波则继续向材料内部传输；到达材料内部的电磁波一部分被材料吸收，另一部分在材料界面处发生多次反射和透射，电磁波能量被逐步损耗。根据电磁屏蔽总效能的不同，材料的应用也不尽相同（如表1 所示）。

PCFC电磁屏蔽机理

对于PCC 来说，碳系填料的加入可以增加电磁波的反射损耗（SER）和吸收损耗（SEA）。但是，当电磁波从空气射入到PCC 表面时，2 种介质的介电常数不同会造成波阻抗不匹配，很难射入PCC 内部，造成电磁波在材料表面反射，引起电磁波的二次污染。采用发泡的方法制备PCFC 不仅可以显著改善电磁波在PCC 表面反射的问题，还可以进一步提高电磁屏蔽性能。主要作用机理如下：

（1）发泡剂气体的引入可以显著降低PCC 的介电常数，有利于电磁波进入PCFC 内部被消耗掉；

（2）多孔结构与碳系填料间存在着协同作用，即泡孔的生长有利于碳系填料在泡孔壁上的富集和取向，增加了碳系填料间的有效搭接，促进了导电网络的形成。碳系填料不仅具备成核剂的作用而且还能增大聚合物的熔体黏弹性，可以在发泡基体内部形成大量的小尺寸多孔结构；

（3）PCFC 多孔结构内部由碳系填料搭接而成的导电网络可以使电磁波转变为局部电流（感应电流）而被吸收。同时，电磁波在泡孔内部可以发生多重反射作用，转变成热能被消耗。

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