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电磁屏蔽的一般采用的材料

电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备,同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样,是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产,而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。

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好的,电磁屏蔽材料主要利用其导电性或磁导率来吸收、反射或衰减电磁波。以下是最常用和代表性的类别:

  1. 金属类材料: 这是最传统和最主要的电磁屏蔽材料类型。

    • 块状金属:
      • 铜(Cu): 导电性好,常用于高性能屏蔽体或导电衬垫。
      • 铝(Al): 导电性较好,质轻、成本较低,广泛用于机箱、外壳、屏蔽罩等。
      • 钢(Steel): 兼有导电性和导磁性,对低频磁场效果更好,常用于变压器、电机屏蔽或需要机械强度的场合。
    • 金属镀层/覆层:
      • 电镀/化学镀镍(Ni): 提供良好的防腐和电磁屏蔽性能,常单独使用或作为铜/银电镀的打底层。
      • 电镀/化学镀铜(Cu): 屏蔽效能好,成本相对银低,常用于塑料金属化。
      • 电镀/化学镀银(Ag): 最高导电率!屏蔽效能最优异,尤其在高频段,常用于航空航天、军工等高要求领域,成本高。
      • 真空镀膜(PVD/溅射): 如镀铝、铜镍锌合金(镍银)、不锈钢等,形成致密均匀薄膜,适用于复杂形状塑料件。
    • 金属箔/带:
      • 铜箔、铝箔: 柔韧性好,易粘贴或包裹,常用于线缆屏蔽、临时修补、PCB局部屏蔽、接地条等。
      • 导电胶带: 在胶带基材上覆铜或铝箔,带有导电胶,便于粘贴屏蔽。
    • 金属丝网/编织网:
      • 铜网、磷铜网、镀锡铜网、不锈钢网: 透光、透气,可用于机箱通风窗、观察窗、门窗屏蔽等。
      • 屏蔽编织层: 用金属丝(多为铜丝)编织成网管或编织层,包覆在电缆外部作为屏蔽层。
  2. 导电聚合物(填充型):

    • 由绝缘的塑料基材(如ABS、PC、PP、PEEK、橡胶等)填充导电颗粒制成。
    • 导电填料:
      • 金属颗粒/纤维: 不锈钢纤维、铜粉、镍粉、银粉、铝片(如银包铝)。
      • 非金属导电颗粒: 导电碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管。
    • 优点: 质轻、易加工(注塑、挤出)、可设计性强、耐腐蚀、可着色(部分)。
    • 缺点: 导电性和屏蔽效能通常低于金属材料(除非填料含量极高),成本受填料影响。
    • 应用: 电子设备外壳、连接器、支架、防静电产品等。
  3. 金属/非金属复合材料:

    • 导电织物: 在布/化纤基底上镀覆镍/铜/银等金属,或混纺导电纤维(如不锈钢纤维、掺银纤维、碳纤维)。兼具柔韧性和屏蔽效能。
      • 应用: 电磁屏蔽服、帐篷、袋子、电子设备内衬、高频屏蔽帘等。
    • 金属丝网/PET/PVC 复合膜: 将金属网夹在塑料薄膜中,增强机械强度和保护作用。
    • 金属/聚合物多层薄膜: 通过共挤或涂布形成交替的导电层和绝缘层。
    • 导电泡棉: 在聚氨酯泡棉上包覆导电织物或镀覆金属层(如镀镍/镀金),用作填充缝隙的导电衬垫。
    • 导电橡胶/硅胶: 在橡胶/硅胶基材中填充金属颗粒(镍、银包铝、银包镍、银包铜等)或碳材料。
      • 应用: 导电密封垫圈、导电按键、接地接口等。
  4. 导磁材料(特别用于低频磁场屏蔽):

    • 铁氧体(Ferrite): 高磁导率,电阻率高,涡流损耗小。通过磁通分流吸收低频磁场能量。
      • 应用: 电源线磁环、变压器屏蔽、EMI滤波磁芯、片状铁氧体贴片等。
    • 硅钢(电工钢): 高导磁性,低频磁屏蔽效果好。
      • 应用: 变压器、电感、电机铁芯本身即提供了磁屏蔽。
    • 坡莫合金: 极高磁导率的镍铁合金,用于对低频磁场屏蔽要求极高的场合,成本高。
    • 铁镍合金薄带: 如坡莫合金的改进产品,有时用于磁屏蔽层。
    • 非晶、纳米晶软磁合金: 高频下磁导率更高,涡流损耗小,是新兴的高性能磁屏蔽材料。
  5. 新兴/特殊材料:

    • 导电水泥/砂浆: 在水泥或砂浆中加入导电材料(如碳纤维、钢纤维、石墨烯),用于建筑电磁屏蔽。
    • 纳米材料: 碳纳米管、石墨烯膜因其优异的电性能和潜在的轻量化优势,是研究热点,逐步走向实用化。
    • MXenes: 一类新兴的二维过渡金属碳/氮化物,具有高导电性和电磁屏蔽效能。

选择哪种材料取决于:

在实际应用中,常根据具体结构部位和屏蔽需求组合使用多种材料以达到最优效果。

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