聚乳酸导电高聚物复合纤维膜电磁屏蔽性能研究开题报告

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1、开题报告聚乳酸/导电高聚物复合纤维膜电磁屏蔽性能研究一、选题的背景、意义1.1选题背景随着现代电子工业的高速发展,以及各种商用和家用电子产品数量的急剧增加,尤其是随着电子线路和元件的微型化、集成化、轻量化和数字化,导致日常使用的电子产品易受外界电磁波干扰（即EMI）而出现误动、图像障碍以及声音障碍等。同时,这些电子产品本身也向外发射电磁波,从而形成了电磁波公害的问题。如国外曾发生电子游戏机妨碍警察通讯袖珍电子计算机造成民航导航装置发生误动,以及电脑控制的流水生产互失控、机械手乱动作伤人等事件,重则导致机毁人亡。为此,世界

2、上一些经济发达国家及有关国际组织先后制订了防止电磁干扰的各种法规,以限制电子公害的发展。其中较著名的法规包括国际无线电抗干扰特别委员会颁布的CISPR国际标准美国联邦通讯委员会的FCC规定,德国的VDE法规,以及英国、加拿大和日本等国的规定等。在已经实施有关法规的国家中,凡电磁波干扰的控制达不到标准的电子电气产品不允许出厂和进口。另一方面,电子产品的壳体材料已由大量的塑料或类似的高分子材料取代了原来的金属或其它有效屏蔽材料。例如1980年金属壳体的使用量占60%,塑料只占40%。而1986年金属材料所占的比例降至35%,

3、塑料则达到65%，塑料壳体以每年10%的速度递增而且其所占比例仍在继续上升。由于普通塑料材料对电磁波几乎不能吸收和反射,毫无防护能力。因此,电磁屏蔽材料的开发与应用变得十分迫切[1]。1.2国内外研究进展目前,国外发达国家电磁屏蔽材料发展很快,特别是美国、英国、日本等已经形成生产各种类别和系列规格的屏蔽材料产业,至上世纪80年代末,美国生产屏蔽材料的公司就已超过25家,年销售额以每年50%的增长率增长。国内在电磁屏蔽材料领域相对滞后,开发应用的品种较少,屏蔽性能低,未能形成产品的系列化和产业化。研究较多限于频率1GHz以

4、上的屏蔽材料,而10kHz～1GHz范围内屏蔽材料的研究起步较晚,仅有少数研究单位进行研究,至今国内使用的高档屏蔽材料主要依靠国外进口[2]。统计表明,在美国使用电磁屏蔽涂料方法占各种屏蔽方法的80%以上。目前,国外开发重点为填充型复合材料[3].电磁屏蔽主要用来防止高频电磁场的影响,从而有效地控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播。其基本原理是:采用低电阻的导体材料,并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射和在导体内部的吸收以及传输过程的损耗而产生屏蔽作用,通常用屏蔽效果(SE)5表示[4]。电磁波能量的衰减程度的大小表示

5、了屏蔽效应的好坏,它以分贝值(dB)来表示,分贝值越大,则衰减的效果越好[3]。目前按所使用的主要有以下几种电磁屏蔽材料：（一）高分子导电涂料目前研究较多的是掺合型导电涂料,主要由高分子聚合物、稀释剂、添加剂以及导电性填料组成,即把导电微粒如金属粉末金、银、铜、镍等和非金属粉末碳、石墨、云母片等掺入到高分子聚合物,如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯和乙烯基树脂等,并使其具有导电性。高分子导电涂料包括银系、碳系、铜系、镍系等。(二)发泡金属对需要透气散热的电子仪器的通风窗进行电磁屏蔽时，原来只能采用金属网或蜂窝状截止波导。由于

6、金属网的屏蔽效果较低，不能满足一些精密仪器设备的要求。蜂窝状截止波导的效果虽然很好，但其体积很大，不便被安装于精密仪器和设备中。现在，人们开发了一种电磁屏蔽性能优良、具有透气结构的发泡金属，它是理想的精密仪器设备的散热屏蔽材料发泡金属是由金属骨架和连通的空洞组成的多孔材料,材料主要是发泡金属镍和发泡金属铜镍,其材料结构上的特点使之具有良好的反射和吸收电磁波的能力[5]。文献[6]对发泡金属镍的电磁屏蔽性能进行了研究,试验表明,发泡金属的孔径越小屏蔽性能越好。在14kHz～10MHz范围内,SE≥77dB;在10～500M

7、Hz内,SE达90dB。(三)表面敷层薄膜屏蔽材料这类材料是使塑料等绝缘体的表面附着一层导电层,从而达到屏蔽的目的,属于以反射损耗为主的屏蔽材料。常用的制备方法包括化学镀金、真空喷镀、溅射、金属熔射以及贴金属箔等[7]。化学镀金是采用非电解电镀法把金属Ni、Fe-Ni[3]或Cu/Ni[8]等镀到ABS等工程塑料表面。该方法是目前塑料表面金属化用得最多、效果最好的一种方法,也是目前唯一不受壳体材料形状及大小限制且能获得厚度均匀导电层的方法。真空镀是采用PVD技术使金属气化,然后在基材表面形成金属镀层,国内外在这方面的公开

8、交流的资料不多。目前真空镀Al在30～1000MHz时,SE可达50～70dB[2]。溅射镀金是在真空容器中将氩离子用高能量冲击到金属上使金属气化,然后在塑料织物等的表面形成金属薄膜[9]。溅射镀金也能适用于各种塑料,与真空镀金法相比,其镀层金属与塑料的粘附力一般要更强一些,但是其设备费用高昂,也同样存在真空镀金法所