朱华1 , 张华鹏2 ,张建春3 电磁污染会严重危害人类健康,而且也对通讯设备和电气电子设备的正常运行造成严重的危害。在军事领域和通讯领域中,电磁波的泄漏也会造成泄密。由此,具有屏蔽功能的防护材料应运而生。目前,具有屏蔽功能的纺织品尚不多见,且大多以反射电磁波为主,具备良好吸波效能的纺织制成品更少见。电磁波被反射型纺织品反射后又会造成新的环境污染,对他人或环境中的电子设备造成危害。因此开发具有吸波功能的纺织产品势在必行。在军事应用领域中,目前世界各国都在竞相研究开发高性能宽频带的吸波材料,因为随着雷达探测技术的发展,在未来的战争中,只适合于较窄频段的吸波介质将很难适应战场要求。就用于军事用途的雷达隐身纺织品来说,在这一领域未来的发展目标是材料吸收频带宽、兼容性好、吸收强、重量轻,同时应具有良好的使用性能。

1　电磁屏蔽基本原理及屏蔽纺织品发展现状

屏蔽材料对于电磁波的屏蔽效果可以用Schelkun-off电磁屏蔽理论来表达[1]。材料被电磁波入射时,其屏蔽效果的总和:

SE (dB) = R +A +B

式中, R 为材料对电磁波能量的反射损耗, A 为对电磁波能量的吸收损耗, B 为电磁波能量在屏蔽材料中的内部反射损耗。从电磁屏蔽效能理论看,材料的厚度、电导率、介电常数、介电损耗、磁导率等许多因素对屏蔽效能都有影响。

电磁波是由在空间中交替变化的周期性电场和磁场构成的。当这些电场或磁场作用于材料时,总存在某种内摩擦而形成损耗。材料的介电系数和磁导率可以复数形式表达[1]:

ε = ε′- iε″ μ = μ′- iμ″

式中,ε′和μ′分别表示材料对电场能和磁场能的储存,而ε″和μ″

制作吸波型的屏蔽纺织品,应当使用具备较高的ε″和μ″的材料。

目前用于电磁屏蔽的纺织品,大多以不锈钢纤维或碳、石墨纤维等具有较高电导率的材料与纺织纤维混纺或交织制成,或使用金属化纤维,在纤维或织物上进行金属电镀或化学镀,提高电导率。电导率高的材料对电磁波具有较强的反射能力,具备良好的屏蔽效能,而吸收能力则相对较差,容易在环境中造成再次污染。理论计算和实践说明,电损耗型材料在较高的电磁波频段存在较强的吸收,而磁损耗型材料在较低的电磁波频段有较强的吸收能力,因此制作具有宽频吸波性能的纺织品,应使材料同时具备一定的介电损耗和磁损耗能力[2]。

2　开发吸波型屏蔽纺织品的主要途径

开发吸波型电磁屏蔽纺织品有两条主要思路, 一是寻找新型材料,使其同时具有较高的ε″和μ″,而且具有较好的物理机械性能, 便于纺织加工, 并能够适合纺织品的应用环境;二是根据多层复合吸波材料的设计原理,使用不同性能的电磁损耗材料,利用纺织复合材料的制作技术制造吸波材料。