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电磁屏蔽织物|屏蔽机理

来源:国家先进印染技术创新中心科普工作室      发布时间:2023-06-30

近年来,随着无线电广播、移动电话等电子设备的广泛应用,产生了不同频带不同形式的电磁波,导致地面上的电磁辐射在大幅增加。过量电磁辐射会对人体健康造成危害,常见的症状有头疼、失眠、疲劳或注意力不集中等,长期处于强电磁辐射环境下,人体的神经系统、免疫系统、造血系统等都会受到不同程度的损害,甚至会诱发癌症。为了避免电磁辐射对人体带来的危害,电磁屏蔽织物日益受到人们的关注[1]

电磁屏蔽织物是具有柔性、强力和轻质的电磁屏蔽材料,具有低质量、低成本、机构可控、编织灵活等优点,可制成不同的几何形状来屏蔽辐射源,也可加工成防电磁辐射服装(如图1),保护工作人员免受电磁辐射影响[2]

图1 防电磁辐射服.jpg

防电磁辐射服

电磁屏蔽是通过导电或磁性材料阻挡电磁波传播的过程,根据电磁波干扰源不同,电磁屏蔽可分为静电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽,一般的电磁屏蔽都是电磁场屏蔽。电磁屏蔽织物的作用机理是防止电磁能量从织物外侧传递到人体中,设计原理主要是利用材料的导电性,将织物的表面金属化,形成金属导电层;或者先制成导电长丝或导电纱线,再制成织物,使织物内部形成金属导电网。当电磁波传播到织物表面时,通过织物表面的反射衰减、织物内部的多次反射衰减、织物内部的吸收衰减这三种机理(如图2),降低电磁波对人体的危害[3]

图2 电磁屏蔽机理示意图.png

电磁屏蔽机理示意图[3]

根据电磁屏蔽原理,电磁屏蔽织物主要分为反射型织物、反射吸收型织物和吸收型织物[4]。根据所用的功能性材料不同,电磁屏蔽织物可分为金属基电磁屏蔽织物、非金属基电磁屏蔽织物和新型电磁屏蔽织物等。金属基电磁屏蔽织物又分为金属纤维类和金属镀层类。金属纤维类电磁屏蔽织物是以金属纤维为芯,用常用的纺织纤维进行包覆制成包芯纱或以其他纺织技术将金属纤维与纺织纤维进行结合制成的,常用的金属纤维有不锈钢、银、铜等;金属镀层类电磁屏蔽织物是利用化学镀、电沉积、磁控溅射等方法在纺织材料表面附着一层或多层金属来获得的金属镀层导电织物。非金属基电磁屏蔽织物分为导电聚合物类和碳系材料类,即将导电物质或碳系材料通过一定方法施加到高聚物纤维或织物上,赋予织物导电性能。近年来,一些新材料逐渐被用于电磁屏蔽织物的研发中,如二维早期过渡金属碳化物/氮化物(MXene)、银纳米线(AgNW)以及新型导电高聚物等,通过涂层、浸渍、沉积等方法将新材料施加到织物上,使织物具有导电性能。

随着科技的不断发展,研究者们将进一步解读电磁屏蔽织物的作用原理,人们对电磁屏蔽织物的屏蔽干扰机制会有更深入的认识。

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参考文献

[1]周子滢,刘宁娟,贾可等.电磁屏蔽织物研究进展[J].产业用纺织品,2020,38(10):1-5.

[2]陈思魁,郭荣辉.电磁屏蔽织物的研究进展[J].纺织科学与工程学报,2023,40(02):88-94.

[3]计瑜,刘元军,赵晓明等.电磁屏蔽织物的研究现状[J].现代纺织技术,2022,30(03):1-12.

[4]张仁乐,何卫星,华东等.电磁屏蔽织物分类、生产及展望[J].纺织报告,2022,41(04):21-23.