電磁波屏蔽織物的開發(fā)與應用

1、電磁波屏蔽織物的開發(fā)與應用隨著科學技術的飛速發(fā)展，人類己經(jīng)進入信息化時代，移動電話、微波爐、電腦、復印機、電視機、 空調(diào)等產(chǎn)品，日益普及，這些電子設備和家用電器在使用過程中都會產(chǎn)生不同波長和頻率的電磁波。這些 電磁波雖然無色、無味、看不見、摸不著，但穿透力強、生物作用大，充斥著整個空間令人防不勝防，巳 成為繼大氣污染、水污染、噪音污染之后的第四大污染，被人們喻為電子煙霧”。據(jù)美國環(huán)保局調(diào)查，98%以上的人經(jīng)常接觸不同程度的電磁波輻射，而電磁波的脈沖輻射會引起人的心血 管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的功能損傷，特別是對大腦細胞有很大的傷害。1993 年瑞典等北歐三國作了一項研究

2、調(diào)查公布，長期受到2mg以上的電磁波輻射影響，患白血病的機會是正常 人的1.5倍。前蘇聯(lián)國際象棋大師民古拉斯就是在與超級電腦下棋時受到電磁波輻射的傷害而死亡的，因 而對產(chǎn)生的電磁波最好采用屏蔽措施，實現(xiàn)自我保護。為此，電磁波屏蔽織物的開發(fā)應運而生。目前，摻有金屬纖維的屏蔽織物在發(fā)達國家早巳成為環(huán)保要求的綠色紡織品新興產(chǎn)物，而在我國才剛剛起 步。在這世紀之交，中國終將加入WTO時期，為適應國際環(huán)保紡織品發(fā)展趨勢的要求，在我國研究和開發(fā) 防電磁波輻射的屏蔽織物，無論是在航空航天、軍事領域還是民用領域都具有廣泛的市場和應用前景。磁波及其防護1.1.電磁波概述從基本物理學可知，存在有兩種電荷：正電荷及

3、負電荷。這兩種電荷都是電廠的來源，移動的電荷產(chǎn)生了 電流，而電流能建立出磁場，一個時變的電場會伴隨著產(chǎn)生磁場，一個時變的磁場也會件隨著產(chǎn)生電場。 換句話說，時變的電場和磁場會耦合在一起而產(chǎn)生電磁場。在空間傳播的周期性變化的電磁場，就是電磁 波，電磁波本身載有電磁能量，此能量由電磁波從起源出發(fā)經(jīng)由空間傳送到有段距離的某個接受點的過程， 就是輻射。電磁波包括長波、中波、短波、超短波和微波。對于長、中、短、超短波電磁輻射，我們用電場強度來表 示，對微波電磁輻射，我們用功率密度來表示。微波頻率為300MHz300GHz，相應波長為lmlmm范圍內(nèi)， 微波的頻率高，頻帶寬，信息量大，波長短，波柬定向性和

4、分辨能力高，它在雷達、通訊、醫(yī)療、食品加 工等領域得到了廣泛的應用，但人們在學會利用微波的同時，微波給人類帶來的危害在電磁輻射中是最大 的，這一點不容忽視。1996年3月，日本SAPL O雜志公布了家庭常用電器電磁輻射檢測數(shù)據(jù)參考表如下； （單位mg）電腦200錄像機6電視機20洗衣機30夏印機40無繾電話200傳真機2電冰箱20空調(diào)20電熨斗3微波爐200VCD101.2.電磁波輻射人體的作用機理及其危害電磁輻射對人類的危害可分為熱效應作用和非熱效應作用。熱效應是指高頻電磁波對生物肌體細胞的加 熱作用。人體接受電磁輻射后，體內(nèi)的極性分子會隨著電磁場極性的變化作快速排列在排列運動中，分 子因相

5、互撞擊，摩擦而產(chǎn)生巨大熱量，使肌體生溫。如果吸收的輻射能很多，靠體溫的調(diào)節(jié)無法把熱量散 發(fā)出去，則會引起體溫升高，進而引發(fā)各種不良癥狀。非熱效應是指低頻電磁波產(chǎn)生的影響，人體被電磁 輻射后，體溫并未明顯升高，但己經(jīng)干擾了人體固有的微弱電磁場使血液、淋巴液和細胞原生質(zhì)發(fā)生改變， 對人體造成危害。長期受到電磁波輻射的工作人員，他們的收縮壓、心率、血小板和白血球的免疫功能等 都會受到一定程度的影響，并會產(chǎn)生神經(jīng)衰弱、早脫發(fā)、眼睛體混濁等癥狀，因此電磁波輻射特別是高頻 對人體有很明顯的破壞作用。1.3電磁波的防護為了減少電磁輻射，專家們告誡要遠離電磁波發(fā)射源，對產(chǎn)生電磁波的電器最好采用屏蔽措施，但最好

6、的 方法是實現(xiàn)自我保護，如給手機等微波輻射源罩上具有屏蔽作用的外套，給長期從事計算機和復印機等工 作的人員穿上具有屏蔽作用的防護服裝，給采用微波爐烹調(diào)的主婦戴上屏蔽圍裙，特別是懷了小寶寶的孕 婦，更需要這方面的防護。電磁波屏蔽織物的開發(fā)2.1屏蔽織物的種類及其性能電磁波屏蔽織物的種類大體上可分為三大類；一是使用了功能性纖維的屏蔽織物，二是進行防輻射后整理 的屏蔽織物，三是帶有金屬絲網(wǎng)夾層的屏蔽織物。在第一大類中，功能性纖維可以采用純粹由無機金屬材料制成的纖維，如不銹鋼纖維;也可以是在金屬纖 維的表面涂上一層塑料后制成的纖維;或者是外包金屬的鍍金屬纖維，如鍍銅、鍍鎳、鍍鋁、鍍鋅、鍍銀 的聚醋纖維

7、、腈綸纖維等。用這些纖維制成的屏蔽織物除了防電磁輻射性能外，通常還有質(zhì)輕、柔韌性好 等優(yōu)點，其中用不銹鋼金屬纖維制成的屏蔽織物是較理想的電磁波防護面料。防輻射后整理的屏蔽織物， 使用金屬銀、鎳、銅等噴涂織物，使織物具有電磁波屏蔽性。綜合比較而言，對織物進行后整理得到的屏蔽織物受外界環(huán)境的影響較大，不耐洗滌，手感僵硬；帶有金 屬網(wǎng)夾層的屏蔽織物不能洗滌而且笨重，服用性能差；而采用金屬纖維與普通纖維按一定比例混紡，通過 特定的工藝使之充分混合均勻，制成成色一致的金屬纖維混紡紗制成的織物不僅具有較好的電磁波屏蔽性 能，而且耐久性良好，織物耐洗滌、耐高溫、耐腐蝕、柔軟透氣、穿著舒適、服用性能好。2.2

8、屏蔽織物的屏蔽機理電磁波在傳送過程中碰到不同介質(zhì)的物質(zhì)時，將產(chǎn)生反射、吸收和穿透現(xiàn)象。若電磁波攝入到電解質(zhì)的表 面，大部分入射波會反射回去，若射入非導電介質(zhì)的表面，另一部分入射波會反射，一部分入射波會傳送 過去。不銹鋼金屬纖維是電磁的良導體，導體內(nèi)部有許多自由電荷，具有很好的集膚效應，因而當電磁波 入射到纖維表面上時，大部分入射功率將削弱而衰減。屏蔽織物的屏蔽機理主要是利用防電磁波能力較高的金屬纖維對電磁波的反射功能。當電磁波輻射在織物 上時，織物中均勻分布的金屬纖維成為導電介質(zhì)而將部分電磁波反射回去，減少了電磁波的透過量。隨著 織物中金屬纖維含量的增多，導電介質(zhì)面區(qū)域增大，反射能力愈強，透射

9、量愈小，屏蔽作用也就愈好。2.3屏蔽織物開發(fā)的工藝要點金屬纖維表面不平整，摩擦系數(shù)大，比重大，剛度大，纖維的韌性比普通的纖維要差，卷曲、彈性差、脆 性強、容易斷，并且導電，其可紡性與普通紡織纖維相比有很大差異，織染各工序要改變許多工藝參數(shù)和 設備，并采取特殊的技術措施，才能保證紡紗、織造、染整順利進行，隨著金屬纖維含量的增加，紡織染 的難度也相應增加。2.3.1紡紗要點金屬纖維與普通纖維的混紡工藝主要采用條混多道并合的方法，使金屬纖維充分混合均勻，然后經(jīng)過粗、 細紗紡成所需號數(shù)的混紡紗線，在混紡的并、粗、細各工序，工藝上要采取低車速、重加壓、輕定量，大 隔距、通道光潔、防纏防堵、勤換鋼絲圈等措

10、施，以保證牽伸的穩(wěn)定，提高成紗強力及條干均勻度等。 2.3.2織造要點絡筒、整經(jīng)工序要采用小張力、低車速的工藝以減少經(jīng)紗斷頭和摩擦起毛，清紗器采用光電式代替電容式， 漿料采用特殊的配方，目的在于提高經(jīng)紗的耐磨性能，減少因摩擦而引起的金屬纖維脫落?？椩觳捎玫蛙?速、小張力，開口投梭時間等參數(shù)要按照織物中金屬纖維含量及用途要求來選擇。2.3.3染整要點金屬纖維織物后處理時可采用氯漂工藝，退漿時可使用酶退漿與堿退漿結合，減少燒堿用量，依據(jù)金屬纖 維織物和其它纖維混紡比例的不同，要采用不同的染色方法，盡量不使用強氧化劑，以免紡織金屬纖維氧 化、溶解、腐蝕、降低屏蔽性能。2.4屏蔽織物性能檢測屏蔽織物除

11、了應具備普通織物的物理性能指標外，還應具備很好的屏蔽性能?，F(xiàn)在我們通常用屏蔽衰減值 (也稱隔離度)來反映屏蔽織物遮擋電磁波的效果。隔離度達到20dB，就能滿足屏蔽的要求，相當于電磁波 通過織物后衰減了4萬倍，即透射量僅為入射量的萬分之一。我所研制的幾種金屬纖維屏蔽織物隔離度， 在2045dB，表2給出了代號為J002A的屏蔽織物在不同波段頻率下的隔離度數(shù)值。表2, J002A屏蔽織物的隔離度微波頻率加田隔離度/ dli微波頻率/Mik隔離度100036.241003S. 7130031.5450041. 2160030.6500034. 1LSOO2S.4550032.9210029.1575

12、053. S260035.0826020. 2300036.592002G. 133003S.71000024. 2360036.31100027. 3390036.21200023. 3電磁波屏蔽織物的應用電磁波屏蔽織物可廣泛應用于軍事、通訊、醫(yī)學、工業(yè)和家庭等方面，如織物中金屬纖維的含量不同，用途亦不同，如表3所示。金屬纖維防電磁屏蔽織物用途產(chǎn)品名稱防雷達偵察遮障布 防微波輻射服一屏蔽用貼喑布 假雷之靶子金屬纖維含量(%)3-55-155-1520除電布20高壓帶電作業(yè)服30-40用途坦克 大炮偽服用作人身防護防止外來信號干擾及防止敵方偵察迷惑敵人消除器皿或材料帶電不停電檢修輸電線路結束語電磁波屏蔽織物的研究和開發(fā)具有良好的社會意義和應用前景，但從目前情況看，還有許多需要進一步研 究的課題以及實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化及銷售方面的工作仍需我們不斷努力，為此有以下幾點建議：對于開發(fā)成功的產(chǎn)品，應盡快制定標準，提高產(chǎn)品質(zhì)量與使用性能，擴大對外宣傳，開拓國內(nèi)外市場;應及時制定電磁波屏蔽織物的國家標準，有利于企業(yè)的規(guī)范