低反射电磁屏蔽复合材料的结构控制与性能研究

发布时间：2021-10-25 10:22

　　近年来,面对新一代轻量化、智能化、可穿戴化电子设备的电磁防护需求,导电聚合物复合材料（conductive polymer composites,CPCs）用于电磁屏蔽得到了广泛的关注和快速的发展。相比于传统金属材料,CPCs具有密度小、加工成型性好、电导率可调以及耐腐蚀等优势。根据阻抗不匹配原则,高电导率的CPCs基于强烈的表面电磁波反射能够展现出优异的电磁屏蔽性能。所以,目前电磁屏蔽材料的研究方向倾向于使用新型高导电材料或相应的结构设计来赋予材料优异的导电性能。但是这种依靠强烈表面反射的电磁屏蔽材料并不能从根本上解决电磁危害问题,其反射率（R）往往超过90%,造成严重的二次电磁干扰。因此,利用磁性和介电材料对电磁波的磁损耗和介电损耗来降低电磁波反射正成为当前电磁屏蔽领域的研究热点。然而,由于阻抗不匹配的限制,降低反射和提高电磁屏蔽性能相互制约。造成现有研究中低反射电磁屏蔽材料无法获得高屏蔽性能,而高屏蔽性能材料又往往无法调节其过高的反射率。因此,本文以低反射、高屏蔽电磁屏蔽材料为研究目标,从CPCs的结构控制出发,实现了低反射电磁屏蔽网络的设计和调控。解决了现有研究中降低反射率与提... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

(a)电磁波频谱,(b)电磁发射源和接受器之间的耦合模式

中北大学学位论文41.2.2电磁屏蔽原理材料的屏蔽效果用屏蔽效能(shieldingefficiency,SE)来衡量，指确定频率范围内对电磁干扰能量的衰减。定义为屏蔽后透过的电磁波能量(Pt)与电磁波初始能量(Pi)与的比值，其单位为dB,用式1-1表示[14]：()=10()(1-1)SE数值越高意味着相应材料的电磁屏蔽效果越好。当前电磁屏蔽材料的设计通常基于远场电磁波平面波传输模型。图1.3展示了基于该模型下的电磁波屏蔽机理。当电磁波传输到屏蔽材料位置时，一部分在表面被反射掉(SER)，剩余部分进入材料被吸收(SEA)以及在材料内部发生多次反射(SEM)。所以材料的屏蔽效能最终取决于上述三种作用，即：=++(1-2)图1.3电磁波屏蔽机理示意图。Figure1.3Schematicdiagramofelectromagneticwaveshieldingmechanism.当屏蔽体的厚度大于屏蔽体将入射电磁波衰减到最初能量1/e所需的距离时SEM即可忽略，这一距离δ称之为趋肤深度[15]。且：

中北大学学位论文6图1.4(a)VNA同轴传输线测试系统，(b)空气线夹具和(c)波导夹具，(d)S参数测试原理。Figure1.4(a)VNAcoaxialtransmissionlinetestsystem,(b)airlinefixtureand(c)waveguidefixture,(d)S-parametertestprinciple.利用同轴传输线进行电磁屏蔽性能测试时，夹具中的测试材料等效为双端口网络通过同轴线缆与VNA的两端口连接。通过测试过程中两端口获得的散射参数(S参数)来进行电磁屏蔽效能(EMISE)的计算。计算公式如下[18]：=|11|2(1-6)=|21|2(1-7)1=++(1-8)=10(1)(1-9)=10((1))(1-10)=++(1-11)其中R为反射功率系数，A为吸收功率系数，T为透过功率系数，SET为总电磁屏蔽效能，SER和SEA分别对应反射损耗效能和吸收损耗效能，SEM为材料内部的多重反射损耗效能，在SET>15dB时可以忽略不计。如图1.4d所示，式1-6的S11指VNA端口1获得的反射参数，式1-7中的S21为端口1到端口2的传输系数。另外，端口2获得的反射参数为S22，端口2到端口1的传输系数为S12。当测试材料为结构及性能均一的体系时，有S11=S22，S21=S12。

【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁屏蔽材料的研究进展[J]. 戴玉婷,王莉莉,荣新山,邱凤仙,余宗萍,杨鹏飞.  化工新型材料. 2015(10)
[2]电磁屏蔽材料的研究进展[J]. 刘琳,张东.  功能材料. 2015(03)
[3]电磁波的危害和防护[J]. 翁哲,邹涛.  中国无线电. 2007(01)

博士论文
[1]聚合物电磁屏蔽复合材料的结构设计与性能研究[D]. 许亚东.中北大学 2019



本文编号：3457204