導(dǎo)電纖維及抗輻射整理精選課件

1、導(dǎo)電纖維及防輻射整理彭志遠(yuǎn)主要內(nèi)容導(dǎo)電纖維電磁輻射 防電磁輻射電磁屏蔽性能測(cè)試 材料的吸波性能測(cè)量 參考文獻(xiàn)1 導(dǎo)電纖維1.1導(dǎo)電纖維的分類及制造方法導(dǎo)電纖維尚無明確定義，通常把電阻率小于107 cm的纖維定義為導(dǎo)電纖維。最初的導(dǎo)電纖維是采用直徑約為8m的不銹鋼制成。70年代各種導(dǎo)電性的有機(jī)合成纖維蓬勃興起，各種牌號(hào)、各種類型的導(dǎo)電纖維大量被研制開發(fā)出來。已開發(fā)的導(dǎo)電纖維主要有金屬纖維、碳素復(fù)合纖維和腈綸銅絡(luò)合纖維等，國內(nèi)使用的抗靜電織物大多是用金屬纖維或腈綸銅絡(luò)合纖維和其他纖維混紡、交織而制成的。導(dǎo)電纖維的現(xiàn)有品種類型有：金屬纖維（不銹鋼纖維、銅纖維、鋁纖維等）、碳纖維和有機(jī)導(dǎo)電纖維。有機(jī)導(dǎo)

2、電纖維又包括普通紡織纖維鍍金屬，普通紡織纖維鍍碳，石墨、金屬或金屬氧化物等導(dǎo)電性物質(zhì)與普通高聚物共混或復(fù)合紡絲制成的導(dǎo)電纖維，導(dǎo)電高分子直接紡絲制成的有機(jī)導(dǎo)電纖維。這些導(dǎo)電纖維從其結(jié)構(gòu)可分為導(dǎo)電成分均一型、導(dǎo)電成分被覆型、導(dǎo)電成分復(fù)合型三類1 。常用導(dǎo)電纖維的制造方法（1）金屬系導(dǎo)電纖維這類纖維是利用金屬的導(dǎo)電性能而制得的。主要方法有直接拉絲法,即將金屬線反復(fù)通過模具進(jìn)行拉伸,制成直徑416m的纖維。主要的金屬種類有不銹鋼、銅和鋁等。其他類似的方法還有切削法,即將金屬直接切削成纖維狀的細(xì)絲。金屬纖維一般不單獨(dú)使用,而與普通纖維混紡制成導(dǎo)電性織物。另一種方法是金屬噴涂法。它是將普通纖維先進(jìn)行表面

3、處理,再用真空噴涂或化學(xué)電涂法將金屬沉降在纖維表面,使纖維具有金屬一樣的導(dǎo)電性。金屬系導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電性能接近于純金屬,是導(dǎo)電性能最好的一種纖維,其體積比電阻只有10. 410.5cm ,但纖維的手感比較差,抱合困難,纖維的混紡不能勻化,因而限制了它的進(jìn)一步推廣和使用。另外,噴涂法和沉降法制得的導(dǎo)電纖維牢度一般,目前民用的導(dǎo)電纖維生產(chǎn)大都不采用這兩種方法。(2) 碳黑系導(dǎo)電纖維利用碳黑的導(dǎo)電性能來制造導(dǎo)電纖維,這是一種比較古老而普遍的方法。該方法可分為以下三類:摻雜法將碳黑與成纖物質(zhì)混合后紡絲,碳黑在纖維中成連續(xù)相結(jié)構(gòu),賦予纖維導(dǎo)電性能。這種方法一般采用皮芯復(fù)合紡絲法,既不影響纖維原有的物理性能

4、,又使纖維具有了導(dǎo)電性。涂層法涂層法是在普通纖維表面涂上碳黑。涂層方法可以采用粘合劑將碳黑粘合在纖維表面,或者直接將纖維表面快速軟化、并與碳黑粘合。這種方法的缺點(diǎn)是碳黑容易脫落,手感亦不好,碳黑在纖維表面不易均勻分布。纖維炭化處理有些纖維,如聚丙烯腈纖維、纖維素纖維、瀝青系纖維等,經(jīng)炭化處理后,纖維的主鏈主要為碳原子,從而使纖維具有導(dǎo)電能力。采用較多的方法,還是丙烯腈系纖維的低溫炭化處理法。（3）導(dǎo)電高分子型纖維高分子材料通常被認(rèn)為是絕緣體,而上世紀(jì)70年代聚乙炔導(dǎo)電材料的研制成功卻打破了這種傳統(tǒng)觀念。之后,又相繼誕生了聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等高分子導(dǎo)電物質(zhì),人們對(duì)高分子材料導(dǎo)電性能的研究也越

5、來越廣泛。利用導(dǎo)電高聚物制備導(dǎo)電纖維,主要方法有導(dǎo)電高分子材料的直接紡絲法和后處理法兩種。（4）金屬化合物型導(dǎo)電纖維許多金屬化合物都具有很好的導(dǎo)電性能,利用它們來生產(chǎn)導(dǎo)電纖維目前已成為一種時(shí)尚。這些金屬化合物一般都含有銅、銀、鎳和鉻的硫化物或碘化物,而使用最多的是銅的硫化物和碘化物。硫化銅、硫化亞銅和碘化亞銅都是很好的導(dǎo)電性物質(zhì),利用這類導(dǎo)電化合物制備導(dǎo)電纖維時(shí),共有三種方法：混合紡絲法、吸附法、化學(xué)反應(yīng)法2。1.2導(dǎo)電纖維的研究進(jìn)展2導(dǎo)電纖維產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代末期,日本帝人公司、德國BASF公司等率先開發(fā)了表面涂敷碳黑的有機(jī)導(dǎo)電纖維。此后,以普通合成纖維為基體,通過物理、機(jī)械、化學(xué)等途徑

6、,在纖維表面涂敷固著金屬、碳、導(dǎo)電高分子等導(dǎo)電物質(zhì)的方法出現(xiàn)過許多種。此類導(dǎo)電纖維可獲得較低的電阻率,導(dǎo)電成分都分布在纖維表面,放電效果良好,但缺點(diǎn)是在反復(fù)摩擦和洗滌之后,皮層導(dǎo)電物質(zhì)較易剝落。目前應(yīng)用較廣的碳黑涂敷型有機(jī)導(dǎo)電纖維,電阻通常在103cm。1975年,美國Du Pont公司采用復(fù)合紡絲技術(shù),制成含有碳黑導(dǎo)電芯的復(fù)合導(dǎo)電纖維Antron。從此,各大化纖公司紛紛開始對(duì)碳黑為導(dǎo)電成分的復(fù)合纖維進(jìn)行研究與開發(fā)。孟山都公司制成并列型Utron導(dǎo)電纖維;鐘紡公司開發(fā)了Belltron錦綸導(dǎo)電纖維;尤尼吉卡公司開發(fā)了Megana導(dǎo)電纖維;可樂麗公司開發(fā)了Kuracarbo ;東洋紡公司開發(fā)了K

7、E29導(dǎo)電纖維。這一時(shí)期,碳黑復(fù)合型導(dǎo)電纖維得到了廣泛的發(fā)展。20世紀(jì)80年代,人們開始了導(dǎo)電纖維的“白色化”研究。白色導(dǎo)電纖維是以金屬或半導(dǎo)體為導(dǎo)電物質(zhì)、與高聚物進(jìn)行復(fù)合紡絲的,所得纖維的顏色比黑色導(dǎo)電纖維淺,故而得名“白色導(dǎo)電纖維”。如Rhonepoulence公司利用化學(xué)反應(yīng)制成CuS導(dǎo)電層的Rhodiastat導(dǎo)電纖維;鐘紡公司制成SnO2導(dǎo)電的Belltron632、Belltron638 ;尤尼吉卡公司開發(fā)了Megana。帝人公司以碘化亞銅為導(dǎo)電體,開發(fā)了T225白色導(dǎo)電滌綸纖維。東洋紡公司運(yùn)用復(fù)合紡絲技術(shù),生產(chǎn)了“Emina2W”。該纖維是以100 %金屬為芯,以滌綸為皮,據(jù)稱為

8、首次使用具有不同粘度的金屬與滌綸絲進(jìn)行復(fù)合紡,也是第一種用滌綸包100 %金屬芯的長絲產(chǎn)品。“Emina2W”主要用于工作服,另外還用于外套、運(yùn)動(dòng)服、座墊、床單、窗簾等服裝和裝飾織物。1989年,美國的R1V1Gregory以錦綸或滌綸為基質(zhì),采用“現(xiàn)場(chǎng)”吸附聚合法,使苯胺在基質(zhì)纖維表面發(fā)生氧化聚合反應(yīng),聚苯胺均勻地沉積在基質(zhì)纖維表面,并能有效地滲入到纖維內(nèi)部,使纖維導(dǎo)電性能持久良好?！艾F(xiàn)場(chǎng)”聚合法制備導(dǎo)電纖維,既可賦予纖維耐久的導(dǎo)電性,又可較好地保持基體纖維的物理機(jī)械性能,是目前制備導(dǎo)電纖維常用的一種方法。在20世紀(jì)90年代后,日本的各公司(如鐘紡、帝人、東麗、可樂麗等)都進(jìn)行了導(dǎo)電纖維系列

9、研究。東麗公司開發(fā)出高白度導(dǎo)電復(fù)合纖維;可樂麗公司開發(fā)出由碳黑和熱塑性彈性體組成的具有永久導(dǎo)電性能的合成共扼纖維,還開發(fā)了用于軍裝和工作服的白色抗靜電聚酯長絲紗。ICI公司的聚酯纖維Epitropic ,采用皮芯結(jié)構(gòu),以聚對(duì)苯二甲酸乙二酯為皮,對(duì)苯二甲酸乙二酯和間苯二酸酯的共聚物為芯,皮層的熔點(diǎn)比芯層低35,通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?在不使芯材熔融的條件下使皮層變軟,將碳粒子嵌入其中,使碳粒子成為纖維結(jié)構(gòu)的一部分,廣泛用于制作過濾織物,尤其用于干過濾。鐘紡公司開發(fā)了夾心結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚酯纖維Belltron ,以碳為芯,外邊兩層基質(zhì)可以是滌綸和尼龍。我國從上世紀(jì)70年代就開始進(jìn)行抗靜電纖維的開發(fā)研究,在80

10、年代初,上海合成纖維研究所和江蘇省紡織研究所雙雙取得抗靜電錦綸、抗靜電滌綸等的小試成果,并通過了紡織部的技術(shù)鑒定。之后,江蘇省紡織研究所又開發(fā)成功了含碳黑導(dǎo)電纖維,并進(jìn)行了小規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),而且最終嵌織制成織物,在無塵衣領(lǐng)域推廣應(yīng)用。中國紡織大學(xué)、華東理工大學(xué)等單位研究了添加型抗靜電腈綸,山西榆次化纖廠曾批量生產(chǎn);中國紡大還用導(dǎo)入金屬鹽和聚吡咯的方法制得了導(dǎo)電腈綸。浙江大學(xué)、浙江省冶金研究所與杭州藍(lán)孔雀化纖集團(tuán)股份有限公司,聯(lián)合開發(fā)了一種鍍復(fù)合導(dǎo)電滌綸。它用普通PET作為基體,在其表面鍍上一層聚丙烯腈,再在聚丙烯腈上鍍復(fù)導(dǎo)電的Cu2S ,制得具有與普通PET基本相同物理性能的導(dǎo)電纖維。該纖維的

11、導(dǎo)電性能持久,由其紡成的38支紗的比電阻可小于100cm ;北京服裝學(xué)院在上世紀(jì)80年代初已經(jīng)開發(fā)成功，并已形成一定生產(chǎn)規(guī)模,山東合纖所與華南理工大學(xué)采用共混技術(shù),成功研制了抗靜電丙綸。近幾年,東華大學(xué)采用聚苯胺為導(dǎo)電劑,使之與尼龍11共混紡絲制得導(dǎo)電尼龍;杭州藍(lán)孔雀化學(xué)纖維股份有限公司則采用后處理方法,制造導(dǎo)電錦綸。中國紡織科學(xué)研究院等也進(jìn)行了抗靜電滌綸的研究和開發(fā),但未形成規(guī)模化生產(chǎn)。在2019年時(shí),國產(chǎn)導(dǎo)電纖維的研究還處于起步階段,全國共有三家單位在生產(chǎn)經(jīng)銷含碳黑導(dǎo)電纖維(包括錦、滌綸短纖和長絲)。它們分別是:a.深圳新綸公司(原屬中國化纖總公司); b.無錫江蘇省紡織研究所,自80年代

12、沿續(xù)生產(chǎn)至今,規(guī)模擴(kuò)大不多;c.蘇州工業(yè)園區(qū)新綸公司(原屬中國化纖總公司)。根據(jù)批量供貨能力和意愿,我國進(jìn)口導(dǎo)電纖維主要來自三家公司:a.德國BASF(巴斯夫)公司的碳黑涂覆型導(dǎo)電錦綸； b.美國Solutia(首諾)公司的碳黑復(fù)合型導(dǎo)電錦綸66；c.日本鐘紡公司碳黑復(fù)合型導(dǎo)電錦綸“Belltron”、金屬化合物復(fù)合型白色導(dǎo)電滌綸或?qū)щ婂\綸。近年來,隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展,有人已經(jīng)研究出納米導(dǎo)電纖維。它是由納米銅粒子催化乙炔聚合產(chǎn)物,經(jīng)真空相變后制得的一種微觀形態(tài)為纖維狀的產(chǎn)物,其直徑為200400nm ,且具有較高的導(dǎo)電性。導(dǎo)電纖維雖然制造成本高,但因其在織物中的混用比例少,導(dǎo)電效果明顯,在

13、民用與產(chǎn)業(yè)用上都有極為廣闊的發(fā)展前景,在當(dāng)前我國差別化纖維的研究開發(fā)中理應(yīng)占據(jù)重要地位1.3導(dǎo)電纖維的用途及市場(chǎng)前景2合成纖維在使用過程中易產(chǎn)生靜電,對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和人民生活都會(huì)帶來危害。隨著高科技的發(fā)展,靜電危害所造成的后果已不僅僅限于安全問題。靜電放電造成的頻譜干擾危害,是在電子、通信、航空、航天以及一切應(yīng)用現(xiàn)代電子設(shè)備、儀器的場(chǎng)合,導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障、信號(hào)丟失、誤碼的直接原因之一。在石油、化工、精密機(jī)械、煤礦、食品、醫(yī)藥等行業(yè),均對(duì)靜電防護(hù)有特殊的要求。因此,采用抗靜電導(dǎo)電性織物、薄膜、薄板等復(fù)合材料,或者導(dǎo)電性塑料填料屏蔽電磁波,防止靜電帶電、靜電效應(yīng)等,將有利于減少靜電危害。導(dǎo)電纖維廣泛應(yīng)

14、用于紡織品、通用工程、耐熱工程塑料、汽車制造、運(yùn)動(dòng)器材、航空及宇航等方面。 隨著微電子、精密加工、生化制藥技術(shù)的突飛猛進(jìn),對(duì)無塵、凈潔車間的要求也越來越高,因而高質(zhì)量的無塵、無菌服異軍突起。無塵服、無菌服對(duì)面料的要求很高,一般采用滌綸長絲與導(dǎo)電絲交織而成。這類織物中,導(dǎo)電絲根據(jù)要求可采用0.5cm間距經(jīng)向條狀織入,或經(jīng)緯向0.5cm0.5cm方格狀織入。該類織物的密度較高,電荷密度一般要求小于4C/cm,摩擦電壓小于1000V。用這類面料做成的服裝,在使用過程中本身不產(chǎn)生塵埃,同時(shí)還要起到將屏蔽內(nèi)衣中的微塵散發(fā)到外界環(huán)境中去的作用。無塵服的種類較多,一般可分為10級(jí)、100級(jí)、1000級(jí)及10

15、000級(jí),數(shù)值越小,檔次越高。導(dǎo)電纖維可用于電磁波屏蔽和吸附材料。日本用表面敷銅的導(dǎo)電纖維“桑達(dá)綸SS2N”混紡或做成非織造布,現(xiàn)已大量用于抗靜電及電磁波屏蔽和吸收材料,如用作輪船的電磁波吸收罩等,可防止雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生疊影。利用導(dǎo)電纖維對(duì)電磁波的屏蔽性,可用作精密電子元件、電子儀器、高頻焊接機(jī)等電磁波屏蔽罩,作為特殊要求房屋的吸收無線電波的貼墻布,或航空、航天部門的電磁波屏蔽材料。用化學(xué)鍍或電鍍法制得的導(dǎo)電布,有較強(qiáng)的屏蔽微波作用,或者再復(fù)合一層電磁波吸收層,即可用于從事雷達(dá)、通訊、電視轉(zhuǎn)播、醫(yī)療等工作人員的有效防微波工作服。此外,若將3 %8 %的碳纖維、金屬銅纖維或混有鎳?yán)w維的玻璃纖維,均勻

16、地分散在聚苯乙烯或其它熱固性塑料中,可制成有很好屏蔽電磁波性能的薄膜,并可改善薄膜的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能。由于尼龍BCF地毯的染色性能好,回彈性優(yōu)良,因此主要用于高級(jí)賓館、高級(jí)轎車及高檔辦公室內(nèi)作鋪設(shè)材料。但尼龍地毯經(jīng)摩擦后,很容易起靜電,特別是在低濕度情況下(如空調(diào)房?jī)?nèi))更易產(chǎn)生靜電。如果人體攜帶靜電后,觸摸金屬手把,則會(huì)感受到強(qiáng)烈的電擊作用。另外,人體所帶的靜電會(huì)對(duì)辦公室自動(dòng)化儀器造成干擾,使計(jì)算機(jī)等出錯(cuò)或損壞,因此國外大部分在尼龍地毯中加入了導(dǎo)電纖維。在尼龍BCT地毯中加入導(dǎo)電絲時(shí),可采用全條混或1/3條混,導(dǎo)電絲可采用網(wǎng)絡(luò)、加捻等混入方法。這樣制得的尼龍BCT地毯,其人體電位一般可控制在

17、3kV以下。有機(jī)復(fù)合導(dǎo)電纖維不僅已用于產(chǎn)業(yè)用化纖材料之中,同時(shí)在民用服裝中也得到了廣泛地應(yīng)用。例如鄂爾多斯羊絨集團(tuán)與日、德、意、美等國科研設(shè)計(jì)大師合作,運(yùn)用有機(jī)復(fù)合導(dǎo)電纖維和高科技納米技術(shù),成功地研制出永久性防靜電羊絨可機(jī)洗系列制品,取得了服裝領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。自20世紀(jì)70年代末以來,導(dǎo)電聚合物的快速發(fā)展為傳感器的技術(shù)進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。目前,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物單獨(dú)或與光纖傳感器結(jié)合,用于溫度、壓力、電磁輻射、化學(xué)物質(zhì)種類和濃度的檢測(cè)。近年來,由英國Durham大學(xué)研制出的導(dǎo)電聚苯胺纖維具有半導(dǎo)體的特性,電導(dǎo)率高達(dá)1900S/cm ,可以作為傳感器使用。由美國Milliken研究公司發(fā)明的聚吡

18、咯涂層纖維技術(shù),通過氣相沉積或溶液聚合的方法,將導(dǎo)電的聚吡咯涂層在纖維表面制成織物傳感器。意大利Pisa大學(xué)的DeRossi將聚吡咯涂層在萊卡纖維表面制成智能手套,當(dāng)手指彎曲或伸展時(shí),萊卡纖維產(chǎn)生應(yīng)變,從而使聚吡咯的導(dǎo)電性能產(chǎn)生變化,通過記錄和分析電信號(hào)的變化,可探測(cè)出手指的運(yùn)動(dòng)情況。歐盟Electro Textiles公司于2019年利用導(dǎo)電纖維技術(shù)開發(fā)了壓力敏感織物,這種織物可以準(zhǔn)確地探測(cè)出受壓力的部位。美國研制的變色軍服是在織物中加入導(dǎo)電纖維,通過控制溫度使“熱變色油墨”發(fā)生變化的,從而使軍服顏色根據(jù)外界環(huán)境色作相應(yīng)變化,成為一種環(huán)境反應(yīng)性偽裝色。我國在2000年為全軍裝備的99式新一代

19、襯衣,采用了有機(jī)導(dǎo)電纖維作為抗靜電材料,其使用效果良好?，F(xiàn)今,許多導(dǎo)電纖維都已被用于制造織物傳感器,如金屬(不銹鋼)纖維、碳纖維、導(dǎo)電聚合物纖維、導(dǎo)電聚合物涂層纖維等。日本太陽工業(yè)公司用碳纖維開發(fā)了檢測(cè)最大應(yīng)變的傳感器,可用于建筑物、道路、工廠、飛機(jī)、煙囪、索道等結(jié)構(gòu)安全的診斷。美國麻省理工學(xué)院的研究人員用不銹鋼纖維在織物上刺繡出不同的電路,可以織成織物軟鍵盤;通過將導(dǎo)電纖維和絕緣纖維紗線的交替編織,制成可測(cè)壓力的織物。這種織物由三層組成,上下兩層是電阻率為10/cm的金銀線與普通紗線的交織織物,中間是起隔離上下兩層織物作用的、較為稀疏的尼龍網(wǎng)。當(dāng)在織物上施加壓力時(shí),上下兩層織物通過尼龍網(wǎng)的空

20、隙實(shí)現(xiàn)接觸,由此引起電信號(hào)的變化。智能服裝的研究也非常活躍,如導(dǎo)電纖維就是智能服裝的重要原材料之一,而Philip公司已經(jīng)開發(fā)出了音樂夾克、音樂鍵盤和運(yùn)動(dòng)夾克等系列產(chǎn)品,并通過將移動(dòng)電話與服裝相連接,實(shí)現(xiàn)服裝的電子化和數(shù)字化。其中,運(yùn)動(dòng)夾克利用織物受拉伸后導(dǎo)電纖維導(dǎo)電性能的變化,來探測(cè)手臂的運(yùn)動(dòng)情況。開發(fā)的類似產(chǎn)品,還有芬蘭的智能服裝(Smart Clothing) ,原型具有通訊、導(dǎo)航、使用者監(jiān)測(cè)環(huán)境以及電加熱四項(xiàng)功能,其第一代夏季產(chǎn)品已在2019年夏天推出;比利時(shí)Starlab的智能服裝(I2WEAR)由多層構(gòu)成,其中之一是傳感器;德國FAC服裝設(shè)計(jì)公司推出的智能服裝中,集成了手機(jī)、錄音機(jī)

21、、MP3和GPS系統(tǒng)的功能。由美國Biokey公司開發(fā)的智能繃帶,將多種傳感器植入織物中,可以探測(cè)細(xì)菌數(shù)量、濕度和氧氣濃度等,并記錄在電腦中,為治療方案的改進(jìn)提供依據(jù)。由塑料光纖和導(dǎo)電纖維編織而成的“智能T恤”,可以協(xié)助醫(yī)務(wù)人員監(jiān)測(cè)病人心跳、體溫、血壓、呼吸等生理指標(biāo),也可由監(jiān)測(cè)人員了解和掌握運(yùn)動(dòng)員、宇航員、飛行員等的身體情況;還可制成嬰兒睡衣監(jiān)測(cè)嬰兒呼吸,防止嬰兒在睡眠時(shí)因窒息而死亡。目前,對(duì)高度刺激能產(chǎn)生智能響應(yīng)的纖維和紡織品的研究和開發(fā),已引起人們極大的關(guān)注,一些專家將智能紡織品看作是紡織服裝工業(yè)的未來。智能纖維就是能夠感知所處環(huán)境的變化(如機(jī)械、熱、化學(xué)、光、溫度、電磁等),并隨之做出

22、敏銳響應(yīng)(發(fā)生突越性變化)的纖維。目前智能纖維中的光導(dǎo)纖維、導(dǎo)電纖維、變色纖維、形狀記憶纖維、調(diào)溫纖維及選擇性抗菌纖維等,都已實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。由于導(dǎo)電纖維的加工成本較高,工藝亦較復(fù)雜,這在一定程度上限制了導(dǎo)電纖維的生產(chǎn),也限制了使用和普及,因此目前導(dǎo)電纖維主要應(yīng)用于高科技領(lǐng)域,而應(yīng)用于民用的品種還較少。隨著人們生活水平的提高和對(duì)自身健康保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),民用導(dǎo)電纖維的推廣使用必然成為趨勢(shì),因此導(dǎo)電纖維的加工應(yīng)向工藝簡(jiǎn)單、低成本的方向發(fā)展。對(duì)于服用導(dǎo)電性織物而言,在賦予織物導(dǎo)電性能的前提下,還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化工藝,以保持紡織品的原有風(fēng)格,如色澤、手感、懸垂性等,以符合服用要求。有些導(dǎo)電纖維在生產(chǎn)過程

23、中污染問題嚴(yán)重,而且金屬化纖維中含有重金屬成份,這些都會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成一定的負(fù)面影響。因此,導(dǎo)電纖維的加工工藝尚需改善,應(yīng)努力使導(dǎo)電纖維的生產(chǎn)、使用和廢棄物的處理都符合生態(tài)環(huán)保要求。目前導(dǎo)電纖維的市場(chǎng)價(jià)格很高,但由于導(dǎo)電纖維的細(xì)度很細(xì),單位織物面積所應(yīng)添加的導(dǎo)電纖維的量并不大,故添加導(dǎo)電纖維所需的成本并不很高,而具有永久性抗靜電和導(dǎo)電功能的織物又具有較高的附加值,其經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。因此,從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度考慮,加快我國導(dǎo)電纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐和導(dǎo)電纖維的應(yīng)用開發(fā),具有重大的現(xiàn)實(shí)意義2。2 電磁輻射32.1 電磁輻射的基本概念所謂電磁波輻射，是指能量以電磁波形式在空間傳播的物理現(xiàn)象。分為電離

24、輻射和非電離輻射，電離輻射如X射線，Y射線，及其他宇宙射線等；非電離輻射包括紫外線、可見光、紅外線及微波、超短波、短波、中波和長波等射頻電磁場(chǎng)和高頻及低頻電磁場(chǎng)。2.2 常見的電磁輻射源2.3 電磁輻射原理電磁波是空間一點(diǎn)電磁波源產(chǎn)生交變的電場(chǎng)或交變磁場(chǎng)，交變的電場(chǎng)在其周圍激發(fā)磁場(chǎng)，交變的磁場(chǎng)又能在其周圍激發(fā)漩渦形電場(chǎng)，這種電場(chǎng)和磁場(chǎng)交替產(chǎn)生，并在空氣中傳播便形成了電磁波。電磁波的傳播示意圖如圖所示。 電磁波傳播示意圖電磁輻射是物質(zhì)的一種運(yùn)動(dòng)形式，是能量以電磁波形式由發(fā)射源發(fā)射到空間的現(xiàn)象，或解釋為能量以電磁波形式在空間傳播。電磁輻射具有波的一般特征，按其波長、頻率排列成若干頻率段，形成電磁波

25、譜。波長愈短，頻率愈高，輻射的能量愈大，危害越大。整個(gè)電磁波譜包括極低頻、低頻、無線電頻率、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線。2.4 電磁輻射的危害3 防電磁輻射3.1 電磁輻射的防護(hù)原理電磁輻射是指電磁場(chǎng)能量以頻率3030000MHz電磁波的形式向外發(fā)射。電磁波在傳播途中遇到障礙物時(shí)，受障礙物的反射和吸收作用，能量發(fā)生衰減。通常，屏蔽材料對(duì)空間某點(diǎn)的屏蔽效果用屏蔽效能（Shielding Effectiveness，SE）表示，即 SE=20lg(E0/E)，其中，E0是無屏蔽材料時(shí)該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)，E是有屏蔽體后該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。電磁波傳播到達(dá)屏蔽材料表面時(shí)，通常按3種不同機(jī)制進(jìn)行衰減（如下圖

26、）：在入射表面的反射損耗；未被反射而進(jìn)入屏蔽體的電磁波被材料吸收的損耗；在屏蔽體內(nèi)部的多次反射損耗。電磁波通過屏蔽材料總屏蔽效果可按下式計(jì)算：SE=A+R+B其中，SE為電磁屏蔽效果，R為表面單次反射衰減，A為吸收損耗，B為內(nèi)部多次反射損耗4(只在 A15dB的情況下才有意義)。根據(jù)實(shí)用需要 ，對(duì)于大多數(shù)電子產(chǎn)品的屏蔽材料，在301000MHz頻率范圍內(nèi)其SE至少達(dá)到 35dB以上，才認(rèn)為是有效屏蔽6。 電磁場(chǎng)屏蔽機(jī)制Fig. 1 Shielding mechanism for electromagnetic field 在一定電磁波頻率和材料厚度的條件下，材料的導(dǎo)電率增加，反射損耗和吸收損耗

27、都增加，電磁波能量衰減增加。吸波材料主要是利用材料的吸收損耗而要盡量減小反射損耗。減小表面反射也就是盡量要達(dá)到阻抗匹配。而屏蔽材料既利用了材料的反射損耗也利用了材料的吸收損耗5。好的屏蔽材料反射大部分入射波而吸收其很少一部分。銀、銅、鋁等是極好的電導(dǎo)體，相對(duì)電導(dǎo)率大，電磁屏蔽效果以反射損耗為主；而鐵和鐵鎳合金等屬于高磁導(dǎo)率材料，相對(duì)磁導(dǎo)率大，電磁屏蔽衰減以吸收損耗為主6。3.2 電磁屏蔽織物制備技術(shù)4 電磁屏蔽織物具有良好的導(dǎo)電性能，又能保持織物材料透氣、柔韌、可折疊、粘結(jié)等特性，可制成屏蔽服、屏蔽帳篷及屏蔽室材料等，以保障人身、信息安全等，是理想的電磁屏蔽材料。按照制備工藝可分為以下幾種。3

28、.2.1表面鍍金屬屏蔽織物這類織物材料是在織物表面附著一層導(dǎo)電層，主要通過反射損耗達(dá)到屏蔽的目的。常用的制備技術(shù)包括化學(xué)鍍、電鍍、真空鍍、磁控濺射鍍（等離子電鍍）等。(1) 化學(xué)鍍及電鍍化學(xué)鍍和電鍍主要是將 Cu、Ag、Ni、Al 等相應(yīng)離子鍍液通過氧化還原方法，將金屬粒子鍍覆在織物表面，其中Cu、Ag、Al 等主要通過織物表面的金屬材料反射達(dá)到屏蔽電磁波的目的，Ni 織物材料除了表面的反射外，還有本身吸收損耗。目前該技術(shù)是電磁屏蔽織物材料用的最多、效果最好的方法，主要是在棉、滌及芳族聚酰胺等織物材料上，進(jìn)行鍍銅、鍍銀或鎳銅工藝。其優(yōu)點(diǎn)是不受織物形狀及大小限制，鍍層均勻、織物材料柔軟，設(shè)備投入

29、量小，但鍍層容易被刮擦而失去屏蔽性能，并且制備過程污染嚴(yán)重，須進(jìn)行污水處理。 隨著電磁屏蔽織物性能要求的提高，單一鍍層的屏蔽織物往往難以滿足應(yīng)用要求，因此研究多層復(fù)合型鍍覆織物材料是目前重點(diǎn)研究的方向之一。楚克靜8等在已化學(xué)鍍銅的滌綸織物上電鍍錫鎳合金，制得織物材料表面光滑、光亮度好、表面電阻率低，屏蔽效果達(dá)到 80 dB 以上，并具有良好的裝飾效果，對(duì)人體完全無害，同時(shí)鍍層具有較好的耐腐蝕和耐摩擦性能。其屏蔽原理是：電磁波首先在錫鎳合金層反射部分電磁波及吸收少量的電磁波；透過錫鎳合金層的電磁波，在銅層大量的反射，電磁波在屏蔽層內(nèi)大量反射，提高了外層錫鎳合金的吸收損耗，同時(shí)部分電磁波透過錫鎳合

30、金，進(jìn)一步使電磁波衰減，最終達(dá)到高效的屏蔽效果。 該類屏蔽織物可應(yīng)用于軍事、通信及民用等領(lǐng)域。錫具有導(dǎo)電性較好、易釬焊、耐腐蝕、無毒，與硫酸、硝酸幾乎不反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，可制得優(yōu)良性能的電磁屏蔽織物；劉紹芝9等通過粗化、敏化、活化、強(qiáng)化、化學(xué)鍍銅、化學(xué)鍍鎳、后處理等工藝在棉滌織物上制備電磁屏蔽織物材料，材料屏蔽性能達(dá)到60dB以上，可用做軍事作戰(zhàn)指揮帳篷、防電磁屏蔽服及電磁屏蔽室等；王煒10等采用置換反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)鍍銅，鍍層厚度 8m，然后采用陰極移動(dòng)或攪拌的方式進(jìn)行電鍍鎳工藝，厚度為1m，得到的電磁屏蔽織物在10-3 000 MHz 屏蔽效能達(dá)到80dB；Gan 等人采用 KFe(CN)降低沉積速率

31、對(duì) PET 纖維材料進(jìn)行 Cu-Ni-P 合金鍍層，添加KFe(CN)明顯增加了鍍層的致密程度，纖維表面鍍層光亮度好，并且鍍層表面電阻明顯改善，其制備的電磁屏蔽織物在100 MHz-20 GHz時(shí)，屏蔽效果達(dá)到85dB以上。（2）真空鍍真空鍍是采用物理沉積方法，在真空和高溫狀態(tài)下，將金屬熔化，當(dāng)被熔化的金屬升至沸點(diǎn)時(shí)，金屬粒子蒸發(fā)并向織物表面飛濺，從而沉積在織物或纖維表面。其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)造成危害性較大的化學(xué)污染、 材料美觀及顯著的屏蔽效果，但鍍覆的金屬層厚度一般在 3m 以下，金屬與織物的結(jié)合力較差，易脫落，至今在電磁屏蔽領(lǐng)域內(nèi)未得到廣泛應(yīng)用。目前山西晉東化工廠對(duì)該技術(shù)在無紡布材料中有所應(yīng)用，但

32、附著力較差。（3）磁控濺射鍍磁控濺射鍍又稱等離子電鍍，是一種高速率低基片升溫的成膜新技術(shù)，主要利用高能離子撞擊金屬靶材進(jìn)行能量交換，把從靶材表面飛濺出的靶材原子或分子沉積到紡織基材襯底，形成屏蔽的金屬薄膜。該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、無污水處理問題，金屬化的織物具有良好的機(jī)械性能和耐熱性，纖維與金屬層之間的結(jié)合力強(qiáng)，但手感及耐洗滌性能較差。目前常見的磁控濺射技術(shù)有多靶磁控濺射、磁控掃描、非平衡磁控濺射和脈沖磁控濺射等。陳文興11等采用直流磁控濺射鍍銅工藝，發(fā)現(xiàn)濺射功率越大，沉積速率越大，膜層顆粒分布越均勻，濺射壓力在0.9 Pa左右適宜，鍍層與基底結(jié)合牢固，屏蔽效果達(dá)到 70 dB 以上。洪劍寒12采用磁

33、控濺射技術(shù)在 PET非織造布上沉積納米尺度的銀薄膜，由于量子尺寸效應(yīng)使納米級(jí)銀顆粒的電子能級(jí)分裂，從而形成新的吸波通道，并且銀顆粒表面層附近的原子密度較小，造成光吸收增強(qiáng)、磁性能增強(qiáng)等，當(dāng)銀膜厚度為100 nm時(shí)，織物在 30 kHz-1.5GH時(shí)的屏蔽效果達(dá)到 26 dB 以上。周菊先13,14采用磁控濺射與化學(xué)鍍膜相結(jié)合技術(shù)，并采用吸波物質(zhì)保護(hù)層和等離子體輔助淀積薄膜技術(shù)， 制成的屏蔽織物金屬覆層牢固，1-18GHz的屏蔽效能達(dá)到 90 dB 以上 ，并且織物材料具有一定的吸波性能。 余鳳斌15,16等采用磁控濺射法將Ni濺射在不同的紡織布料上，鍍層厚度為0.005-1m，再置于連續(xù)電鍍槽

34、中進(jìn)行電鍍銅和鎳工藝，鍍層厚度為 1-5m，結(jié)果表明，織物材料具有良好的耐磨性，鍍層與織物結(jié)合力強(qiáng)，在 1 kHz-40GHz 頻率范圍內(nèi)達(dá)到60dB以上，織物纖維越細(xì)、纖維排列越松散，鍍層分布越均勻，電磁屏蔽效果越好。Savrum17等用磁控濺射方法在ZnS上沉積一層 30.7m 的薄膜，材料在2GHz屏蔽效能可達(dá)53 dB。磁控濺射鍍技術(shù)制備的織物材料，對(duì)于抑制生物菌活性、纖維抗紫外性能具有明顯的作用。Yuen 18等分別在氬氣、氧氣氣氛下，采用濺射鍍鎳的方法，制得屏蔽織物材料，通過 SEM 分析得出，鎳鍍層可有效防護(hù)紫外線輻射，其中氧氣氣氛下的鍍鎳層對(duì)聚酯織物的保護(hù)更加有效。 Schol

35、z 19等研究不同金屬鍍層的 SiO2纖維織物生物活性，結(jié)果表明，銅及銀鍍層織物具有良好的抗生物活性性能，其原因可能是由于金屬離子存在于織物表面所致。目前，具有代表性的表面鍍層屏蔽織物材料的性能特點(diǎn)見下表。3.2.2涂層屏蔽織涂層屏蔽織物是在織物涂層劑中加入適當(dāng)?shù)慕饘俜勰?、金屬氧化物或者非金屬?dǎo)電材料；或讓涂層劑中含有高分子成膜劑、導(dǎo)電成分涂料，涂覆在織物表面，使織物具有電磁蔽效果。該方法金屬粉末涂層主要起到反射損耗，達(dá)到屏蔽的目的，而金屬氧化物或者非金屬導(dǎo)電涂層主要以自身吸收損耗為主。該方法制備的屏蔽織物材料屏蔽效果一般、不透氣、手感性較差，目前應(yīng)用較為局限。 聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等是含有

36、-電子共軛體系的高聚物，經(jīng)摻雜導(dǎo)電材料，其電導(dǎo)率可發(fā)生較大的變化，當(dāng)其電導(dǎo)率處于半導(dǎo)體狀態(tài)時(shí)，對(duì)微波具有良好的吸波性能。其導(dǎo)電原理為由于共軛結(jié)構(gòu)鏈提供了電荷流動(dòng)的通道，而加入摻雜劑后，在外加摻雜的推動(dòng)下，一定結(jié)構(gòu)的聚合物就突破絕緣區(qū)，使內(nèi)部電子被釋放，形成自由移動(dòng)的電荷，因此織物表面能都導(dǎo)電。Lee20等使用聚吡咯和 AgPd 金屬混合物在織物或非織造布上涂層，得到產(chǎn)品的屏蔽效果在 8-80dB，并具有良好的吸波性能，是一種比較有前途的吸波紡織品。Hong21等研究了經(jīng)蒽醌磺酸或萘磺酸處理的聚吡咯，并加入適量的 Ag 納米粒子，涂覆于 PET 織物表面，屏蔽性能超過30dB，并且屏蔽機(jī)制以涂層

37、材料的吸波為主。Kim22 等40在 PET 織物上聚合一層本征型導(dǎo)電聚合體（ICP），表明PET/PPy復(fù)合織物材料屏蔽效果達(dá)到36dB。 義小蘇等23 41采用單臂碳納米管作為導(dǎo)電填料，制備的單臂碳納米管無紡布厚度 100 nm-1m，材料的性能優(yōu)良且比重較輕。目前對(duì)于多壁碳納米管（MWNT）也有不少研究，其關(guān)鍵技術(shù)是防止 MWNT 的團(tuán)聚，以及對(duì)MWNT 進(jìn)行表面覆載改性技術(shù)，與金屬粉末或?qū)щ娎w維材料共同作用，達(dá)到高效的電磁屏蔽效果。該方法多用于復(fù)合電磁屏蔽薄膜或殼體材料中，在織物材料中應(yīng)用較少。目前，國內(nèi)外一些研究機(jī)構(gòu)采用多種納米材料復(fù)合技術(shù)，并采用合適的膠粘劑作為涂料涂覆于材料表面，

38、以達(dá)到吸波的功效。3.2.3 貼金金箔貼金屬箔是利用鋁箔和銅箔等金屬薄膜同織物經(jīng)膠黏劑復(fù)合制成的材料， 其中表面金屬箔起到屏蔽電磁波的作用。其優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單易行、粘結(jié)強(qiáng)度高、不易部分脫落、導(dǎo)電性能良好，但織物材料的透氣性及柔軟程度較差，目前常見的貼金屬箔織物多用于消防防護(hù)服，主要通過反射高溫輻射能，達(dá)到保護(hù)人體的作用。3.2.4 導(dǎo)電纖維混紡織物該類織物主要將導(dǎo)電纖維與普通纖維經(jīng)混紡技術(shù)織成織物。 選用的導(dǎo)電纖維主要有鎳?yán)w維、銅纖維和碳纖維等，這種工藝制備的電磁屏蔽織物材料主要應(yīng)用于防輻射服、保密室窗簾、精密儀器防護(hù)罩及活動(dòng)式屏蔽帳篷等，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單有效，但由于在紡織過程中，導(dǎo)電纖維本身比重

39、較大、梳理過程易打結(jié)及抗彎強(qiáng)度差等缺點(diǎn)，使得該方法制備的電磁屏蔽織物性能不高，一般在 15-40 dB，而且不同頻段的屏蔽效果差異很大，不能完全滿足民用服裝的需求。 目前，對(duì)于改善紡織工藝、提高電磁屏蔽效果及提高材料的服用性是各國爭(zhēng)相研究的課題。 Chen 等采用銅纖維、PET纖維等混紡的方法制備了電磁屏蔽織物，結(jié)果表面覆金屬 Cu（54.87%）、Zn（1.90%）、Sn（43.23%）纖維材料，在 30-1 000 MHz 頻率范圍內(nèi)，屏蔽效果達(dá)到30dB以上，進(jìn)行6層層壓的電磁屏蔽織物材料屏蔽效果達(dá)到55dB以上。中國山西華麗服飾科技發(fā)展有限公司開發(fā)的電磁屏蔽織物材料，將不銹鋼纖維均勻分

40、布在滌棉纖維中，在10GHz時(shí)織物的屏蔽性能達(dá)到34.77dB。 由于碳纖維材料具有良好的吸波性能，近年國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)其與普通纖維進(jìn)行混紡或單獨(dú)紡織制得電磁屏蔽織物材料。日本一研究所采用沉積聚合的新工藝，制得一層具有石墨顆粒的碳纖維，其導(dǎo)電率提高了100倍，該材料應(yīng)用與電磁吸波材料中具有廣闊的前景。3.2.5 多離子電磁屏蔽織物 多離子電磁屏蔽織物材料是當(dāng)今最先進(jìn)的第六代屏蔽電磁輻射材料，采用先進(jìn)的物理和化學(xué)工藝對(duì)金屬進(jìn)行離子化處理。該方法制備的屏蔽織物以吸收為主，主要將電磁波能量通過織物自身的特殊功能轉(zhuǎn)變成熱能散發(fā)掉，從而避免了環(huán)境的二次污染，凈化了空氣，其屏蔽低頻、中頻段電磁輻射具有良好

41、的效果，該類織物具有柔軟舒適、色澤均勻、抗菌性強(qiáng)、耐洗、耐磨及使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)皮膚無刺激，有助于人體表皮的微循環(huán)，目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化的主要是紅豆集團(tuán)與科研單位聯(lián)合開發(fā)的多離子電磁屏蔽夾克衫，其電磁輻射屏蔽衰減達(dá)到 99.4%，可用于多種場(chǎng)合的電磁輻射防護(hù)，也可應(yīng)用于軍隊(duì)保密、偽裝等領(lǐng)域。3.3 電磁屏蔽織物材料發(fā)展趨勢(shì)隨電器產(chǎn)品越來越普遍，電磁輻射產(chǎn)生的問題也日益嚴(yán)重，探索高效電磁屏蔽材料尤其是柔性電磁屏蔽織物，防止電磁波引起的電磁干擾、電磁兼容及對(duì)人體的傷害，對(duì)提高電子產(chǎn)品、彈藥、引信、精密電子武器設(shè)備等的安全可靠性及人身安全，確保信息通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、武器平臺(tái)等的安全暢通及

42、人身安全具有十分重要的意義。新型的電磁屏蔽織物材料將向吸波織物材料的方向發(fā)展，并且要求屏蔽織物材料具有“薄、輕、寬、強(qiáng)” 的特性，同時(shí)需要建立相應(yīng)的屏蔽理論、材料的表征參數(shù)及材料的設(shè)計(jì)機(jī)制。而采用納米材料和納米技術(shù)是未來電磁屏蔽織物材料最重要的發(fā)展方向，但該技術(shù)目前仍處于萌芽階段，尚無可投產(chǎn)的產(chǎn)品。而采用紡織復(fù)合方法制備的電磁屏蔽織物是充分開發(fā)現(xiàn)有材料性能潛力、 增進(jìn)材料吸波性能的一種有效方法。 此外，對(duì)于混紡技術(shù)中金屬纖維束不易牽伸、細(xì)紗的粗細(xì)節(jié)多、混合不均及斷頭效率高等問題，應(yīng)進(jìn)一步探索工藝，改善紡紗質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率及成品率。而隨著電磁屏蔽織物材料需求的不斷擴(kuò)大，對(duì)電磁屏蔽織物的性能要求

43、也越來越高，不僅要求織物材料具有抗寬頻電磁屏蔽波輻射、耐候性、可熱封、可折疊等優(yōu)點(diǎn)，而且還希望織物具有穿著舒適、抗紫外線輻射、抗菌等功能。電磁屏蔽織物材料因涉及民用產(chǎn)品關(guān)鍵性能、國家信息安全和軍事核心機(jī)密， 國際上公開交流的有價(jià)值信息不多，尤其是產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)更是較少。而歐、美等國對(duì)電磁屏蔽理論研究與商業(yè)應(yīng)用開展較早，中國與之差距較大。尤其是民用紡織品的價(jià)格昂貴，難以推廣，須加強(qiáng)電磁屏蔽織物材料的研究和開發(fā)，實(shí)質(zhì)性的提升國際競(jìng)爭(zhēng)力5。隨著紡織、化學(xué)和材料科技的不斷發(fā)展，在前期金屬絲和普通紗線混編織物、金屬纖維和基體纖維混紡織物及化學(xué)鍍層織物中又新增添了多種新型電磁輻射防護(hù)織物。國內(nèi)外通過改進(jìn)紡紗

44、工藝提高生產(chǎn)技術(shù)，相繼開發(fā)出了多種防護(hù)織物以適應(yīng)市場(chǎng)需要。例如，瑞士 Swissshield公司的電磁防護(hù)織物Swissshield是用一種非常細(xì)的金屬絲作芯紗，通過一種特殊的紡紗工藝將棉或滌綸等纖維包在外面，可反射99%的電磁輻射；AsahiKasei公司將導(dǎo)電纖維交織到滌綸面料中，可以屏蔽 97甚至更高的電磁波，還具有良好的抗靜電性能和微生物控制功能；日本住友公司在聚酯纖維上鍍以銅、鎳和鋁3種金屬合金開發(fā)出了與單一金屬層相比能更好保持原纖維的柔軟性和手感的防電磁輻射纖維；日本大阪的 Daiwabo公司推出了一種柔韌性好且能經(jīng)受普通紡織加工的金屬涂層纖維，該纖維是利用一種連帶催化劑的化學(xué)鍍層

45、技術(shù)制得的。我國電磁輻射防護(hù)織物的研究和國外幾乎同步。如我國利昂高科技公司已成功推出多離子織物產(chǎn)品，織物經(jīng)精紡加工柔軟舒適、色澤均勻、除臭抗菌性強(qiáng)，耐洗、耐磨、使用壽命長，電磁屏蔽衰減值達(dá)到 99.4% ，有效防止了電磁波對(duì)人體的危害。又如，上海華天電磁波防護(hù)材料有限公司研制開發(fā)的 HTCU特種纖維是金屬正離子在纖維表層、中層和局部深層成膜的有機(jī)導(dǎo)電型纖維，具有較強(qiáng)的電磁波屏蔽功能6?，F(xiàn)在的電磁輻射防護(hù)織物防護(hù)功能還不理想,當(dāng)電磁波輻射到織物上時(shí),主要是反射、吸收和散射,還有少量透射出去。反射、散射會(huì)使環(huán)境產(chǎn)生二次污染。防護(hù)效果的可靠性主要取決于透射量的大小。電磁輻射防護(hù)織物今后的發(fā)展方向應(yīng)當(dāng)

46、是:減少反射,盡可能避免二次污染;減少透射,最好透射為零,使用安全可靠;增大吸收值,這是電磁輻射防護(hù)的主要途徑7。目前在國際上，供應(yīng)電磁屏蔽織物產(chǎn)品的只有幾家企業(yè)，如韓國 Metaline、德國 Schlegal、Shiedex、美國英國跨國公司 Laird 和日本 Seiren，這些公司技術(shù)力量雄厚，在電磁屏蔽材料行業(yè)已有多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品的性能穩(wěn)定，其采用的技術(shù)已從污染嚴(yán)重的電鍍或化學(xué)鍍工藝向環(huán)保的技術(shù)工藝發(fā)展，如采用先進(jìn)的等離子技術(shù)、超臨界技術(shù)等，同時(shí)也有部分公司采用先進(jìn)的編織技術(shù)、 混紡技術(shù)織造電磁屏蔽材料，產(chǎn)品檔次高、性能穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高。與此同時(shí)，這些公司加大對(duì)吸波材料的研究，尤

47、其是智能隱身材料的研究，部分先進(jìn)的技術(shù)已應(yīng)用到武器裝備中，而國內(nèi)對(duì)于智能型吸波材料的研究仍處于探索性階段，技術(shù)力量相對(duì)薄弱，研究主要集中在概念及基礎(chǔ)理論研究、機(jī)體智能材料及結(jié)構(gòu)元件的研制等方面。對(duì)于新型多離子電磁屏蔽織物的研究開發(fā)，國內(nèi)的技術(shù)相對(duì)薄弱，雖已有新產(chǎn)品面市，但價(jià)格昂貴6。Research progress on electromagnetic radiation in gas-containing coaland rock fracture and its applications（電磁輻射的研究進(jìn)展）29（庫車煤巖體斷裂、電磁輻射、國內(nèi)外動(dòng)態(tài)）（本文回顧了研究的現(xiàn)狀androck

48、電磁輻射庫車煤骨折，它將主要集中在電磁輻射現(xiàn)象、產(chǎn)生機(jī)制、特點(diǎn)、演變規(guī)律和實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中的一些應(yīng)用。基于作者researchwork在過去的十年里，詳細(xì)討論了工程應(yīng)用方面ofelectromagnetic輻射譜法與傳輸和信號(hào)采集的coaland庫車巖石。此外,本文介紹了電磁輻射效應(yīng)的前景在煤rockfracture及其應(yīng)用。）4 電磁屏蔽性能測(cè)試24-25材料對(duì)電磁波的屏蔽性能指標(biāo)是屏蔽效能（SE），其定義為在同一激勵(lì)電平下， 有屏蔽材料與沒有屏蔽材料時(shí)所接收到的功率或者電壓之比，并以對(duì)數(shù)表示：SE=20lg（V0/V1）=10lg（P0/P1）。（1）式中SE為屏蔽效能，dB；V0為無屏蔽材料時(shí)

49、的接受電壓；V1為有屏蔽材料時(shí)的接受電壓；P0為無屏蔽材料時(shí)的接受功率；P1為有屏蔽材料時(shí)的接受功率。也可根據(jù)有無屏蔽材料時(shí)電磁波電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化來定義屏蔽效能：SE=20 lg（E0/Es）； （2）SE=20 lg（H0/Hs）。 （3）式中 E0，H0為屏蔽前電場(chǎng)強(qiáng)度（V/m）和磁場(chǎng)強(qiáng)度 （A/m）；Es、Hs為屏蔽后的電場(chǎng)強(qiáng)度（V/m）和磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）。根據(jù)屏蔽材料距離電磁輻射源的距離不同， 電磁屏蔽材料屏蔽效能測(cè)試方法可以分為遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試法和近場(chǎng)測(cè)試法；根據(jù)電磁波導(dǎo)波模式的不同，又可以分為同軸測(cè)試法（TEM 模式）和波導(dǎo)測(cè)試法（TE 模式）。4.1 遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試法遠(yuǎn)場(chǎng)為屏蔽體到電磁輻射源

50、的距離 r/2的區(qū)域，為輻射電磁波波長，遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直，相位相同，任一點(diǎn) E 和 H 能量各占一半，且隨著 r的增加而衰減，因而SE= SE。在遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試方法中，目前國內(nèi)外使用最多的是同軸測(cè)試方法。同軸測(cè)試法1-3是美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）推薦的一種測(cè)試材料屏蔽效能的方法，我國在 2019 年發(fā)布的電子行業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn) SJ205242019所采用的測(cè)試方法也是屬于該類方法。 同軸測(cè)試法測(cè)試原理圖見圖 1，該方法由測(cè)試夾具與網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備組成測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)量夾具空載電磁波功率 P0（dB）和加入試樣后透射電磁波的功率 P1（dB），再由公式 SE（dB）= P0- P1計(jì)算材料屏蔽效能。測(cè)

51、試系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置為同軸法蘭夾具，目前我國大多采用東南大學(xué)電磁兼容研究室開發(fā)研制的同軸測(cè)試夾具，裝置見下圖2。同軸法測(cè)試過程簡(jiǎn)單、 速度快、 測(cè)試裝置價(jià)格便宜、不需要建立昂貴的屏蔽室，動(dòng)態(tài)范圍較寬，材料的厚度可以放寬至10mm。 但該法測(cè)試結(jié)果受待測(cè)材料與夾具之間的接觸阻抗影響大，測(cè)試結(jié)果復(fù)現(xiàn)性較差；受夾具外導(dǎo)體內(nèi)徑的限制，該方法的測(cè)試截止頻率 Fc=C0/（b/2.3+b）=1.62 GHz4， 因此屏蔽效能通常在100 kHz-1.5 GHz 頻率范圍測(cè)試。國內(nèi)外采用在試樣外緣及內(nèi)孔邊緣涂抹一層導(dǎo)電膠來改善待測(cè)材料與夾具間的接觸阻抗，對(duì)于剛性大的脆性材料還可加導(dǎo)電襯墊4。4.2 近場(chǎng)測(cè)試法近

52、場(chǎng)是指屏蔽體到電磁輻射源的距離 r/2 的區(qū)域，為輻射電磁波波長， 近場(chǎng)內(nèi) E和H有90相位差，E和H隨著r的增加，按1/r2或 1/r3比例衰減7。 在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)電磁能量在場(chǎng)源與場(chǎng)點(diǎn)之間往返振蕩和交換，因此SE SE。1）雙盒法8。 在近區(qū)場(chǎng)的測(cè)試方法中，雙盒法應(yīng)用廣泛。其測(cè)試裝置如圖 3 所示。 該方法由雙盒裝置與信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)接收器等組成測(cè)試系統(tǒng)，利用接收天線測(cè)量雙盒空載電磁波透射功率P0（dB）和加入試樣后電磁波透射功率P1（dB），利用公式SE（dB）= P0- P1計(jì)算材料的屏蔽效能。雙盒法測(cè)量快速方便，不需要昂貴的屏蔽室。但雙盒腔體工作頻率將隨腔體物理尺寸產(chǎn)生諧振，測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定

53、，重復(fù)性受彈簧支撐片的狀態(tài)影響。其適用的頻率范圍為1-30MHz，試樣厚度4 mm，動(dòng)態(tài)范圍為 50 dB。2）MIL-STD-285 近場(chǎng)法。 MIL-STD-285 法為美國國防部在 1956 年擬定并用于測(cè)量近場(chǎng)中的高阻抗場(chǎng)和低阻抗場(chǎng)以及遠(yuǎn)場(chǎng)平面波9時(shí)材料的屏蔽性能，該標(biāo)準(zhǔn)在 2019 年取消。 MIL-STD-285 測(cè)試裝置是一種改進(jìn)型近場(chǎng)測(cè)試裝置，如圖 4 所示。該法測(cè)試原理與雙盒法相同， 只是將測(cè)試環(huán)境由雙盒換成屏蔽室，其發(fā)射和接收裝備也基本相同。該裝置引入了一個(gè)屏蔽室環(huán)境，增加了裝置的造價(jià)，同時(shí)對(duì)孔的邊緣與試樣的電接觸要求較嚴(yán)格， 但是該方法運(yùn)用得當(dāng)?shù)脑捒梢缘贸鲚^好的測(cè)試結(jié)果。

54、4.3 屏蔽室法屏蔽室法由美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)在1969年推出，并在1991和2019年2次進(jìn)行修正。推出了標(biāo)準(zhǔn) IEEE STD2992019 用于屏蔽室測(cè)試材料屏蔽性能。對(duì)于材料處于介于遠(yuǎn)場(chǎng)和近場(chǎng)之間以及處于較寬頻帶范圍內(nèi)時(shí)，采用屏蔽室法來測(cè)試材料的屏蔽性能無疑是最好的，其在科學(xué)研究中也有一定的應(yīng)用10-11，測(cè)試原理圖見圖 5。 屏蔽室是用金屬網(wǎng)或者金屬板制成的大型六面體，金屬材料具有優(yōu)異屏蔽性能，確保測(cè)試過程中不受外界電磁環(huán)境的影響。屏蔽室測(cè)試法利用屏蔽室內(nèi)外的接收和發(fā)射天線來測(cè)試電磁波通過材料以后的透射波的衰減來計(jì)算屏蔽效能。屏蔽室相當(dāng)于矩形波導(dǎo)諧振腔，在一定頻率下產(chǎn)生諧振，使屏

55、蔽室屏效大大降低，造成很大測(cè)試誤差；且屏蔽室造價(jià)昂貴。 但屏蔽室法測(cè)試頻帶較寬，從9kHz直至18 GHz（可擴(kuò)展為 50 Hz-100 GHz）12的頻率范圍內(nèi)都可使用該方法測(cè)量； 不產(chǎn)生諧振的情況下，屏蔽室法的測(cè)試結(jié)果也較其他方法精確得多。對(duì)于測(cè)試場(chǎng)地，除屏蔽室外，國內(nèi)外還開發(fā)制作了其它的測(cè)試場(chǎng)地，如電波暗室（電波消聲室）、橫電磁波室（TEM cell）、吉赫橫電磁波傳輸室（GTEMcell）、混波室等。其中，混波室是具有電大尺寸（尺寸與波長可比擬）、時(shí)變、高傳導(dǎo)率、高Q值及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的屏蔽小室，混波室提供的隨機(jī)場(chǎng)與實(shí)際環(huán)境很相近，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好，造價(jià)低，但其使用頻率下限較高13-14。

56、對(duì)近場(chǎng)區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的電磁波屏蔽效能測(cè)試目前所用方法大多在低頻范圍，陜西理工學(xué)院的譚宏斌等人利用信號(hào)發(fā)生器、微波分光計(jì)以及直流復(fù)射式檢流計(jì)等設(shè)備組成測(cè)試系統(tǒng)表征了材料在大于8GHz的高頻段的電磁屏蔽性能15。4.4 波導(dǎo)管法根據(jù)電磁波導(dǎo)波模式的不同，屏蔽效能和吸波性能的表征可以分為同軸測(cè)試方法（TEM 模式）和波導(dǎo)測(cè)試方法（TE模式）。以波導(dǎo)管為傳輸系統(tǒng)的測(cè)試方法， 一般用于電磁波頻率大于1.5 GHz時(shí)屏蔽材料屏蔽效能的測(cè)試16-18。典型的波導(dǎo)管測(cè)試系統(tǒng)如圖6所示。波導(dǎo)法測(cè)試原理是將試樣裝入波導(dǎo)管中，然后與網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備相連接組成測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)量電磁波通過樣品區(qū)反射波和透射波獲得散射參數(shù)（S1

57、1和 S21）來推算材料的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)T，進(jìn)而評(píng)價(jià)材料的屏蔽性能，計(jì)算公式如下19：式中1。 波導(dǎo)法將電磁場(chǎng)相對(duì)集中地限制在一個(gè)有限的空間內(nèi)，不存在被測(cè)試樣邊緣散射的問題，在較低的頻率對(duì)試樣的尺寸也無過多的限制。5 材料的吸波性能測(cè)量24-25材料對(duì)電磁波的吸收作用以反射率來表示，其定義為在給定波長和極化的條件下，電磁波從一個(gè)方向，以同一功率密度入射到吸波材料平面和良導(dǎo)體平面， 吸波材料平面與同尺寸良導(dǎo)體平面二者鏡面方向反射功率之比。目前對(duì)于材料吸波性能的表征，有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩種。5.1 直接測(cè)量法直接測(cè)量法是指直接測(cè)量出反射率或者只需要做簡(jiǎn)單的運(yùn)算就可以由測(cè)試的數(shù)據(jù)計(jì)算出反射

58、率的方法。弓形法。 是一種廣泛利用的測(cè)試材料吸波性能的測(cè)試方法26-2720-22，由美國海軍實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)40年代發(fā)明，我國在20世紀(jì)80年代才建立弓形法測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試系統(tǒng)見圖7。 弓形法主要是通過弓形裝置和信號(hào)源、網(wǎng)絡(luò)分析儀等設(shè)備組成的測(cè)試系統(tǒng)，分別測(cè)量樣品臺(tái)上放置標(biāo)準(zhǔn)板（良導(dǎo)體）和試樣時(shí)，入射電磁波經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)板和試樣反射回的電磁波的功率來計(jì)算材料的吸波性能。弓形法可以在一般實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行測(cè)量，不一定需要微波暗室，這也使得該方法在科研中得到廣泛利用。弓形法通常只適用在1 GHz以上的頻段測(cè)試，1 GHz以下則不宜采用此方法， 因?yàn)闇y(cè)試中待測(cè)試樣必須處在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，低頻段所要求的弧形半徑和待測(cè)試樣會(huì)

59、很大，在普通實(shí)驗(yàn)室采用弓形法不易解決大角度測(cè)量問題， 當(dāng)入射角為 60時(shí)就已經(jīng)嚴(yán)重影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，當(dāng)繼續(xù)增大入射角時(shí)測(cè)試結(jié)果會(huì)更差28。Influence of CVI treatment of carbon fibers on theelectromagnetic interference of CFRC composites（影響碳纖維CVI治療上CFRC復(fù)合材料的電磁干擾）30（短炭纖維在溫度在1100度左右治療在爐中通過化學(xué)氣滲透技術(shù)，纖維表面進(jìn)行掃描電鏡觀察。電磁輻射的反射率的復(fù)合材料的表面處理,碳纖維加固和測(cè)量了原片的頻率范圍8.0 18.0兆赫，為不同的reflec-tiv

60、ity碳纖維含量為0.2%,0.4%,0.6%和1.0 % wt進(jìn)行了考察。結(jié)果表明,thecomposites的反射率,來自于未經(jīng)處理的碳纖維加固會(huì)提高纖維含量的增加。reflec-tivity最低為19.3分貝,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10分貝,當(dāng)纖維含量為0.40,有wave-absorbing性質(zhì)。然而,在表面處理,最小反射率為8.1分貝為同一纖維含量為0.4%,顯著wave-reflectingproperties表示。表面反射率數(shù)值達(dá)到治療后往往比那些沒有治療大。）（炭纖維、化學(xué)蒸氣滲透;水泥基質(zhì);電磁特性;反射）2）同軸法。 對(duì)于在 1.5 GHz以下的較低頻段，同軸測(cè)試法也可以用于測(cè)試材料的吸