学术干货 | 带你深入了解电磁屏蔽材料

         电磁兼容性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**性一样，是产品质量*重要的指标之一。**性涉及人身和财产，而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。电子元件对外界的干扰，称为EMI；电磁波会与电子元件作用，产生被  干扰现象，称为EMS。例如，TV荧光屏上常见的“雪花”，便表示接受到的讯号被  干扰。电磁屏蔽在空间某个区域内，用以减弱由某些源引起的场强的措施。在绝大多数情况下，屏蔽体可由铜、铝、钢等金属制成，但对于恒定和极低频磁场，也可采用铁氧体等材料作为屏蔽体。在一个系统内或不同系统间常会产生电磁噪声或干扰而引起系统性能恶化，因此要求：

①  将电力线或磁力线限制在一定区域内；

②  使某一区域不受外来电力线和磁力线的影响。

图1 石墨烯基电磁屏蔽材料研究展示

一、电磁屏蔽的原理

          真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素：一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的，另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。屏蔽体上有很多导电不连续点，*主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏，如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电弹性材料，消除不导电点。这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。这种弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器，似乎只有当用导电弹性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能够防止电磁波泄漏。实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波，取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于开口尺寸时，并不会产生明显的泄漏。

二、电磁屏蔽的机理

图3 电磁屏蔽材料的应用

1、当电磁波到达屏蔽体表面时，由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续，对入射波产生的反射。这种反射不要求屏蔽材料必须有一定的厚度，只要求交界面上的不连续；

2、未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量，在体内向前传播的过程中，被屏蔽材料所衰减。也就是所谓的吸收；

3、在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量，传到材料的另一表面时，遇到金属－空气阻抗不连续的交界面，会形成再次反射，并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。

          总之，电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。如今有许多关于产品辐射和传导发射限制的国家标准和国际标准。有些还规定了对各种干扰的*低敏感度要求。

三、屏蔽体简介

        根据屏蔽目的的不同，屏蔽体可分为静电屏蔽体、磁屏蔽体和电磁屏蔽体三种。

        静电屏蔽体:由逆磁材料（如铜、铝）制成，并和地连接。静电屏蔽体的作用是使电场终止在屏蔽体的金属表面上，并把电荷转送入地。

        磁屏蔽体:由磁导率很高的强磁材料（如钢）制成，可把磁力线限制于屏蔽体内。

        电磁屏蔽体:主要用来遏止高频电磁场的影响，使干扰场在屏蔽体内形成涡流并在屏蔽体与被保护空间的分界面上产生反射，从而大大削弱干扰场在被保护空间的场强值，达到了屏蔽效果。有时为了增强屏蔽效果，还可采用多层屏蔽体，其外层一般采用电导率高的材料，以加大反射作用，而其内层则采用磁导率高的材料，以加大涡流效应。

四、应用范围

图5 几种电磁屏蔽材料在实际生活中的应用

        笔记本电脑、GPS、ADSL和移动电话等3C产品都会因高频电磁波干扰产生杂讯，影响通讯品质。另若人体长期暴露于强力电磁场下，则可能易患癌症病变。因此防电磁干扰已是必备而且势在必行的制程。导电漆EMI导电漆喷涂技术具有高导电性、高电磁屏蔽效率、喷涂操作简单等特点，广泛应用于通讯制品（移动电话）、电脑（笔记本）、便携式电子产品、消费电子、网络硬件（服务器等）、医疗仪器、家用电子产品和航天及国防等电子设备的EMI屏蔽。喷涂导电漆解决了因做金属屏蔽罩受空间限制、操作、成本压力的限制，因其导电漆喷涂操作极其简单，做到了塑胶金属化，而受到越来越多的关注及推广。逐渐取代了以往贴锡箔、铜纸、做金属屏蔽罩的工艺。屏蔽导电漆就是能用于喷涂的一种油漆干燥形成漆膜后能起到导电的作用，从而屏蔽电磁波干扰的功能。屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。