电磁屏蔽复合材料概况和最新进展

一、电磁屏蔽复合材料概况

随着便携式和可穿戴智能电子产品的快速发展，特别是随着5G网络时代的到来，电磁干扰(EMI)已成为当今世界关注的重要问题。此外，EMI不利于设备运行，同时危害人体健康。电磁屏蔽是一种设计材料的技术，它通过反射或吸收入射电磁波来阻挡不需要的电磁辐射。理想的EMI屏蔽材料要求具有非常优异的EMI屏蔽效能、柔韧性、易加工性和良好的设计自由度。为了应对这些挑战，迫切需要开发具有有效电磁屏蔽效能、质量轻、稳定性好、可用于下一代电子器件的电磁屏蔽材料。

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值的导体材料，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，以及传输过程中的损耗而产生屏蔽作用。通常用屏蔽效能（SE）表示。

电磁屏蔽复合材料是通过导电填料之间相互接触形成的导电通路而实现电流传导的。因此随着导电填料的增加复合材料的体积电阻率不断下降。

树脂基体作为复合材料的连续相和粘结基体其种类和结构对材料的屏蔽效能也有明显的影响。

复合材料的导电性能和电磁屏蔽效能很大程度上取决于导电填料与聚合物基体的分散状况和导电结构的形成过程。

硅橡胶基电磁屏蔽复合材料具有柔性好、耐老化、硬度可调、与基材贴合性好等优点，在消费电子、５G 通讯、新能源汽车、国防军工等领域都具有广阔的应用前景。然而，目前硅橡胶基电磁屏蔽复合材料仍旧存在着一些问题，主要包括填料损害了复合材料的力学性能和加工性能；具有单一电磁屏蔽性能的复合材料难以满足现有的技术要求；电磁屏蔽机理和多组分填料之间协同屏蔽机制的研究还不够清晰。

天然木材是一种可持续的生物质资源。木材具有比强度高、易加工、经济成本低等优点，被广泛应用于建筑、装饰、电子等行业。天然木材由高度各向异性的微通道组成，可以构建大量的导电网络。因此，这种多孔三明治结构可以作为电磁屏蔽的理想基底。电损耗和磁损耗的协同作用是Cu-Ni木基电磁屏蔽材料屏蔽和衰减电磁波的主要机制。电磁梯度三明治结构可以实现多介质界面损耗和多重反射损耗。

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