先進電磁屏蔽材料：基礎(chǔ)、性能與應(yīng)用

第1章　電磁干擾屏蔽基礎(chǔ) 1
1.1 電磁干擾屏蔽理論基礎(chǔ) 1
1.2 電磁干擾屏蔽材料 2
1.3 電磁屏蔽材料的機制 2
參考文獻 5
第2章 電磁噪聲及其對人類健康和安全的影響 7
2.1 引言 7
2.2 非電離電磁場對人體的影響 8
2.3 現(xiàn)代人職業(yè)和居住環(huán)境中最常見的電磁場源 10
2.4 歐洲和國際法律中針對電磁場的保護措施 12
2.5 工作場所中的電磁場強度評估 14
2.6 居住區(qū)的電磁場水平評估 17
2.7 個人用高科技設(shè)備的電磁場水平評估 18
2.8 屏蔽用于減少電磁場暴露的需求與可能性 19
2.9 小結(jié) 20
參考文獻 21
第3章 電磁場傳感器 24
3.1 引言 24
3.2 電磁場是如何產(chǎn)生的 24
3.2.1 自然源 25
3.2.2 人造源 25
3.3 電磁場測量 25
3.3.1 磁場測量技術(shù) 25
3.3.2 電場測量 35
3.3.3 功率密度測量 38
3.4 小結(jié) 39
參考文獻 39
第4章 屏蔽效能測量方法和系統(tǒng) 44
4.1 引言 44
4.1.1 屏蔽機制 44
4.1.2 屏蔽效能 44
4.2 電磁屏蔽效能的計算 46
4.2.1 用平面波理論計算材料的屏蔽效能 46
4.2.2 金屬箔的屏蔽效能計算 47
4.2.3 近場屏蔽效能計算 47
4.2.4 低頻磁場源的屏蔽效能計算 47
4.2.5 由散射參數(shù)計算屏蔽效能 48
4.3 各種參數(shù)對電磁屏蔽效能的影響 49
4.4 電磁干擾屏蔽效能測試類型 50
4.4.1 開放場地或自由空間測試法 50
4.4.2 屏蔽箱測試法 51
4.4.3 同軸傳輸線測試法 51
4.4.4 屏蔽室測試法 52
4.5 屏蔽效能測試法和系統(tǒng) 52
4.5.1 平板狀樣品測試法 53
4.5.2 自由空間法 59
4.6 同軸電纜的傳輸阻抗 60
4.7 導(dǎo)電墊圈傳輸阻抗的測量 61
4.8 小結(jié) 62
參考文獻 62
第5章 屏蔽材料的電學(xué)特性 64
5.1 引言 64
5.2 靜電學(xué)基礎(chǔ) 64
5.2.1 靜電場 64
5.2.2 電勢能 65
5.2.3 電勢和電場強度 66
5.3 電導(dǎo)率 67
5.3.1 電流和電流密度 67
5.3.2 電阻率 68
5.3.3 直流電導(dǎo)率 68
5.3.4 交流電導(dǎo)率 69
5.4 材料中的電場 70
5.4.1 電介質(zhì) 70
5.4.2 極化 71
5.5 介電特性 73
5.5.1 靜態(tài)介電常數(shù) 73
5.5.2 復(fù)介電常數(shù)和介電損耗 73
5.6 電磁干擾屏蔽材料 74
5.6.1 電磁干擾屏蔽 74
5.6.2 導(dǎo)電屏蔽材料 75
5.6.3 介電屏蔽材料 75
參考文獻 76
第6章 磁場屏蔽 79
6.1 引言 79
6.2 磁場屏蔽理論 79
6.2.1 磁場 79
6.2.2 磁路和磁阻 80
6.2.3 磁場屏蔽 81
6.2.4 多層屏蔽的設(shè)計 82
6.2.5 磁屏蔽室的設(shè)計 84
6.3 標(biāo)準(zhǔn)屏蔽材料 84
6.3.1 基本磁性參數(shù) 84
6.3.2 金屬和鐵磁材料 85
6.3.3 鐵氧體材料 86
6.3.4 超導(dǎo)材料 86
6.3.5 非晶態(tài)和納米晶合金 87
6.4 多層鐵磁基復(fù)合材料 88
6.4.1 Fe-Ni合金/Fe/Fe-Ni合金多層復(fù)合材料 88
6.4.2 Fe-Al合金/Fe/Fe-Al合金多層復(fù)合材料 93
6.5 夾層復(fù)合材料/結(jié)構(gòu)屏蔽體系 96
6.5.1 Fe/Fe-Al合金/Fe夾層復(fù)合材料 96
6.5.2 復(fù)合材料/聚酯纖維/復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu) 101
6.6 小結(jié) 103
參考文獻 103
第7章 電磁吸收材料的新進展 106
7.1 引言 106
7.2 核-殼結(jié)構(gòu)電磁波吸收材料 108
7.3 基于碳納米材料的電磁吸收材料 110
7.3.1 碳納米管/聚合物納米復(fù)合電磁屏蔽材料 111
7.3.2 碳納米纖維基EMI屏蔽材料 112
7.4 基于石墨烯的聚合物EMI屏蔽復(fù)合材料 114
7.5 小結(jié) 115
參考文獻 115
第8章 柔性透明電磁干擾屏蔽材料 121
8.1 引言 121
8.2 透明電磁干擾屏蔽理論 121
8.3 用于電磁干擾屏蔽的透明薄膜 122
8.4 納米碳基柔性透明電磁干擾屏蔽材料 123
8.5 導(dǎo)電聚合物基柔性透明電磁干擾屏蔽材料 124
8.6 基于納米線的柔性透明電磁干擾屏蔽材料 125
8.7 小結(jié) 126
參考文獻 126
第9章 聚合物基電磁干擾屏蔽材料 128
9.1 引言 128
9.1.1 對聚合物基電磁干擾屏蔽材料的需求 128
9.1.2 影響電磁干擾屏蔽效能的因素 129
9.2 聚合物基體類型 130
9.2.1 絕緣聚合物 130
9.2.2 本征導(dǎo)電聚合物 131
9.3 用于EMI屏蔽的聚合物復(fù)合材料 132
9.3.1 碳基填料 132
9.3.2 磁性填料 137
9.3.3 金屬基填料 143
9.4 電磁干擾屏蔽的結(jié)構(gòu)化聚合物復(fù)合材料 146
9.4.1 泡沫結(jié)構(gòu) 146
9.4.2 夾層結(jié)構(gòu) 149
9.4.3 隔離結(jié)構(gòu) 150
9.5 未來展望 151
參考文獻 152
第10章 織物屏蔽材料 156
10.1 引言 156
10.2 生產(chǎn)EMI織物材料 157
10.2.1 EMI織物中的聚合物 157
10.2.2 導(dǎo)電涂層 158
10.2.3 導(dǎo)電填料復(fù)合化 158
10.2.4 固有（本征）導(dǎo)電聚合物 159
10.3 織物屏蔽材料的發(fā)展趨勢 159
10.3.1 基于導(dǎo)電填料的屏蔽材料 160
10.3.2 基于織物形成技術(shù)的屏蔽材料 160
10.3.3 基于織物表面改性的屏蔽材料 161
10.4 屏蔽效能測量方法 162
10.4.1 同軸傳輸線法 163
10.4.2 屏蔽箱法 163
10.4.3 屏蔽室法 163
10.4.4 曠場法或自由空間法 164
10.4.5 波導(dǎo)法 165
10.5 小結(jié) 165
參考文獻 166
第11章 石墨烯和碳納米管基電磁干擾屏蔽材料 172
11.1 石墨烯和碳納米管簡介 172
11.1.1 石墨烯基材料簡介 172
11.1.2 碳納米管基材料簡介 172
11.2 電磁干擾屏蔽材料合成概述 172
11.2.1 石墨烯基材料合成概述 172
11.2.2 碳納米管基材料的合成概述 174
11.3 EMI屏蔽材料的一般特性 175
11.3.1 石墨烯材料的一般特性 175
11.3.2 碳納米管基材料的一般特性 175
11.4 電磁干擾屏蔽材料的電磁干擾屏蔽效能 176
11.4.1 石墨烯基材料的電磁干擾屏蔽效能 176
11.4.2 碳納米管基材料的EMI SE 178
11.5 結(jié)構(gòu)與電磁干擾屏蔽效能的關(guān)系及其應(yīng)用綜述 179
11.5.1 石墨烯材料的結(jié)構(gòu)與EMI SE的關(guān)系 179
11.5.2 CNT基材料的結(jié)構(gòu)與EMI SE的關(guān)系 181
11.6 未來這些材料的研究和應(yīng)用范圍 183
11.7 小結(jié) 183
參考文獻 184
第12章 納米復(fù)合材料基電磁干擾屏蔽材料 188
12.1 納米材料和納米復(fù)合材料 188
12.2 EMI屏蔽材料 189
12.3 電磁波與EMI屏蔽機制 189
12.4 碳基EMI屏蔽納米復(fù)合材料 190
12.4.1 石墨烯 190
12.4.2 碳納米管 194
12.4.3 碳納米纖維 198
12.5 其他EMI屏蔽納米復(fù)合材料 200
12.5.1 機械性能 200
12.5.2 耐腐蝕性 201
12.5.3 電導(dǎo)率 201
12.5.4 金屬納米粒子的合成 201
12.5.5 案例研究 201
參考文獻 202
第13章 銀納米線屏蔽材料 207
13.1 引言 207
13.2 規(guī)模化合成AgNW 207
13.3 基于銀納米線/聚合物導(dǎo)電復(fù)合屏蔽材料的制備 210
13.4 基于銀納米線/聚合物導(dǎo)電復(fù)合屏蔽材料的特性 211
13.4.1 形態(tài)特性 211
13.4.2 電學(xué)特性 212
13.4.3 EMI特性 214
13.5 小結(jié) 216
參考文獻 216
第14章 先進碳基泡沫材料在電磁干擾 屏蔽中的應(yīng)用 220
14.1 引言 220
14.2 碳雜化材料在EMI屏蔽中的應(yīng)用 221
14.2.1 碳泡沫 221
14.2.2 石墨烯泡沫 223
14.2.3 碳-碳復(fù)合材料 226
14.2.4 碳氣凝膠 228
14.2.5 膠體石墨 230
14.3 小結(jié) 231
參考文獻 231
第15章 航空航天電磁干擾屏蔽材料 235
15.1 引言 235
15.2 空間環(huán)境中的輻射 235
15.3 電磁輻射場 237
15.3.1 低強度輻射場 238
15.3.2 高強度輻射場 238
15.4 航空航天中的電磁干擾 238
15.4.1 電磁干擾的分類 239
15.4.2 電磁屏蔽的影響 239
15.5 各種材料的電磁干擾屏蔽機制 241
15.6 航空航天屏蔽材料的要求 241
15.7 航空航天屏蔽材料的類型 242
15.7.1 金屬罩EMI屏蔽材料 242
15.7.2 多孔結(jié)構(gòu)EMI屏蔽材料 247
15.7.3 EMI屏蔽聚合物復(fù)合材料 248
15.8 小結(jié) 253
參考文獻 253
第16章 超材料 264
16.1 引言 264
16.2 電磁屏蔽的需求 266
16.3 為什么超材料可以用于屏蔽 267
16.4 用于電磁屏蔽的超材料 267
16.4.1 微波屏蔽 268
16.4.2 光學(xué)和近紅外屏蔽 270
16.4.3 頻率選擇屏蔽 270
16.5 設(shè)計和制造超材料 272
16.5.1 設(shè)計材料 272
16.5.2 超材料制造 275
16.6 其他應(yīng)用 276
16.6.1 超透鏡 277
16.6.2 天線 277
16.7 超材料的挑戰(zhàn) 277
16.8 小結(jié) 278
參考文獻 278
第17章 基于聚合物共混納米復(fù)合材料的雙逾滲 電磁干擾屏蔽材料 283
17.1 引言 283
17.2 雙逾滲的概念 283
17.3 炭黑和碳納米纖維基復(fù)合材料 284
17.3.1 炭黑基復(fù)合材料 284
17.3.2 碳納米纖維 287
17.4 基于碳納米管的納米復(fù)合材料 287
17.5 基于混雜填料的納米復(fù)合材料 291
17.6 小結(jié) 292
參考文獻 292
第18章 使用光學(xué)實驗技術(shù)表征電磁干擾 屏蔽材料的機械性能 295
18.1 引言 295
18.2 表征EMI屏蔽材料的面內(nèi)機械性能 295
18.2.1 數(shù)字圖像相關(guān)法 295
18.2.2 莫爾干涉測量法 296
18.2.3 光彈性法 298
18.3 表征EMI屏蔽材料的平面外機械性能 298
18.4 電磁干擾屏蔽材料的斷裂與疲勞性能表征 299
18.4.1 焦散線法 299
18.4.2 相干梯度傳感法 299
18.4.3 數(shù)字梯度傳感法 301
18.5 小結(jié) 302
參考文獻 302