電磁屏蔽纖維的材料和纖維機(jī)理解析

隨著電子產(chǎn)品和通信設(shè)備更新迭代速度加快，電磁波在生活生產(chǎn)中出現(xiàn)越來越多，電磁輻射污染也不斷危害著人們的生命健康和生產(chǎn)活動。于是，電磁屏蔽紡織物應(yīng)運(yùn)而生，由于柔軟、可彎曲、易加工成型而備受青睞，在航空航天、國防軍事（隱身）、民用電磁防護(hù)等領(lǐng)域有廣闊前景。

紡織物基電磁屏蔽材料

傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料以各類常見金屬導(dǎo)電材料為主，但由于密度、柔韌性、腐蝕性等問題難以推廣應(yīng)用，尤其作為紡織物的時候。和金屬材料比，紡織基電磁屏蔽材料造價與維護(hù)成本相對較低，并且紡織品的骨架和表面形態(tài)可通過化學(xué)和物理等方法改性，從而形成能夠與EMR相互作用的材料層次結(jié)構(gòu)等，使之從眾多EMI屏蔽材料中脫穎而出。

EMI屏蔽纖維

紡織品要有電磁屏蔽必須要有足夠的導(dǎo)電性，但大多常規(guī)纖維由于缺少親水基團(tuán)使得導(dǎo)電性不高。尤其是對于天然纖維來說，導(dǎo)電性十分有限。目前全世界的研究大多通過物理或者化學(xué)改性將普通纖維與功能性纖維進(jìn)行混紡，主流方法如紡絲液摻雜、混紗、涂層等，使其最終擁有電磁屏蔽性能。

紡絲液摻雜

紡絲液摻雜技術(shù)是在纖維制備的過程中，將具有電磁屏蔽功能的納米粒子加入紡絲液中，即可得到有電磁屏蔽效果的纖維。

紡絲液摻雜制備電磁屏蔽纖維機(jī)理圖 涂層涂附

涂層涂附是將纖維浸漬到具有電磁屏蔽材料與具有成膜性質(zhì)的混合漿料中，再經(jīng)過焙烘固著等工序，使屏蔽材料牢牢附著在紗線上，賦予其電磁屏蔽能力。

纖維混紡

纖維混紡是將部分具有電磁屏蔽的金屬或非金屬線性EMI屏蔽材料與常見服用纖維進(jìn)行混紡，使得纖維擁有了電磁屏蔽能力。

EMI屏蔽織物

電磁屏蔽纖維或紗線通過編織得到想要的具有電磁屏蔽功能的織物，而且可以自由組合。然而在使用時很容易由于外界的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致錯位或者位移，引起電磁屏蔽功能缺陷。而不同的編織結(jié)構(gòu)也會對其屏蔽性能有不同的影響，通過對織物進(jìn)行表面改性或一體成型的方法理論上可使織物的電磁屏蔽性能更加穩(wěn)定。

織物表面改性

表面改性即采用化學(xué)、物理的方法直接改變紡織品表面的結(jié)構(gòu)，使紡織品具有EMI屏蔽能力。常見的有化學(xué)涂附、自組裝復(fù)合材料、物理錨定等方法。同樣的，對于已經(jīng)具有一定電磁屏蔽性能的材料而言，通過“減法”，如原位侵蝕、高溫碳化等方法增大其多重反射界面或電導(dǎo)率，從而提升EMI屏蔽能力。不過，該方法涉及許多材料和技術(shù)，如黏合劑、層層自組裝、錨定技術(shù)等，雖然屏蔽效能不錯，但由于材料導(dǎo)電性的固有屬性，很難再有大的提升。

3D復(fù)合織物

對織物立體編織和空間結(jié)構(gòu)的改善，理論上也可以使其電磁屏蔽等能力有所提升，所得織物稱為3D復(fù)合織物。但由于打印材料的限制，該方法要實現(xiàn)在常見纖維材料廣泛應(yīng)用，還有很長一段路要走。

多層紡織品

多種具有不同電磁屏蔽或其他特種性能的紡織品通過物理或化學(xué)的方式結(jié)合在一起便形成了多層電磁屏蔽紡織品。如下圖（a）所示，通過不同表面結(jié)構(gòu)的層狀紡織品，例如平面和波紋結(jié)構(gòu)進(jìn)行氈合，或如下圖（b）所示，先通過對紡織品進(jìn)行層狀刻蝕，再經(jīng)化學(xué)改性等手段使其表面具有可反應(yīng)接枝的位點(diǎn)（或直接與其他片狀材料在反應(yīng)液中混合），最終材料間化學(xué)鍵合形成多層紡織品。常用碳纖維、玻璃纖維等高強(qiáng)纖維為基體制備具有電磁屏蔽功能的紡織品。

多層織物屏蔽材料的制備方法 電磁屏蔽紡織物新材料近年來不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，不斷拓寬應(yīng)用場景。蓬勃發(fā)展的紡織層復(fù)合和屏蔽材料產(chǎn)業(yè)即將迎來新一輪的革命，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存！

編輯：黃飛