研究低频电磁波磁屏蔽复合涂料

参考文献
1 　王定华 , 赵家升 1电磁兼容原理与设计 1 成都: 电子科
技大学出版社 , 1995
2 　沙斐 1机电一体化系统的电磁兼容技术 1北京: 中国电
力出版社 , 1999
引言
随着电子、通信等技术的快速发展 , 电磁辐射已成为一种新的污染源 , 世界卫生组织把电磁辐射污染列为世界第三大公害。电磁辐射污染会导致电磁干扰、电磁环境污染和电磁信息泄密等一系列问题。
过去的研究大部分集中在电场的辐射危害。现在通过大量调查研究发现 , 低频磁场的危害尤为严重。一方面 , 低频磁场产生的磁场干扰是影响其他电子电气设备正常工作的重要因素。例如 , 发动机所产生的低频磁场能使附近的计算机的图象和读数及通信设备产生失真。另一方面 , 低频磁场会使人体的中枢神经系统紊乱、心血管系统失调 , 并增加白血病、脑瘤、乳腺癌的发病率。因此 , 低频磁场会严重危及国家政治、军事和社会安全 , 对低频磁场的辐射采取预防与治理措施显得十分必要。
减少低频磁场辐射的方法有很多 , 除在结构上合理布线、合理安置元部件外 , 采用磁屏蔽材料进行磁屏蔽也是一种有效方法。例如 , 用磁屏蔽材料建立磁屏蔽室 , 对电力、电子设备外壳进行磁屏蔽 , 用磁屏蔽材料对信号线和电源线进行屏蔽 , 以达到防止外磁场对设备、器件干扰的目的。因此 , 从材料角度讲 , 研究和开发新的低频电磁波磁屏蔽材料尤为必要。
传统的低频磁屏蔽材料多采用薄钢板、薄片、薄带等单一材料 , 如常用铁、硅钢片、不锈钢、坡莫合金等作低频磁屏蔽材料。材料经常被机械加工成薄板、薄片或薄带 , 这不仅会降低材料的磁屏蔽性能 , 而且使得能耗增大、成本增高、性价比降低、使用不方便。
选择非晶磁性合金粉、镍粉等并将其复合作为屏蔽涂料的导磁填料 , 研制出低频磁屏蔽复合涂料 , 不仅工艺简单 , 而且成本低 , 使用方便。
2 　实验
211 　材料( 采用的原材料有: 镍粉经过表面改性的平均 μ ( μ 粒度为 210～312 m; 磁性纤维直径 8 m , 长径 ) ( 比为 6～10∶1 ; 非晶磁粉经过表面改性的平均μ ) ( ) 粒度为 40～70 m ; 钛酸酯偶联剂自制 ; 改性( ) ( ) 丙烯酸树脂自制 ; 专用稀释剂自制。
212 　制备工艺 ( 主要工艺为: 先将导磁填料包括镍粉、磁性 ) 纤维和非晶磁粉等进行偶联处理 , 并按比例配制成复合填料 , 然后向复合填料中按比例加入润湿溶剂和树脂等; 再对混合物通过专用设备进行研磨、球磨让其充分混合 , 最后加入溶剂搅拌均匀并调节粘度并将成品封装入桶。
213 　性能测试
首先, 按一定规格制作一个用于磁屏蔽性能测试的盒子 , 并将其处理干净 , 然后将制备好的磁屏蔽复合涂料均匀地喷涂或刷涂于盒子表面 , 并将其进行室温 24h 固化和干燥 , 最后进行涂层厚度和磁屏蔽性能测试。
低频磁屏蔽性能测试方法如下: 先在盒子中选择一定的位置点 , 然后对同一点在不同频率下 , 在盒子未涂涂料前和涂涂料后进行磁场强度测试。低频磁屏蔽效能可以通过如下公式计算获得
H
0
( )
SE = 20lg 1
H
1
式中　SE ———低频磁屏蔽效能 , dB
H ———盒子未涂涂料前所测得的磁场强度
0
H ———盒子涂涂料后所测得的磁场强度
13 　结果与讨论
311 　涂料粘度和涂层厚度
经过测试 , 涂料粘度为 30～40s, 涂层厚度为
μ
200～400
m。
312 　涂料低频磁屏蔽性能
低频电磁波磁屏蔽复合涂料在电磁波低频区
)
(
f ≤20kHz 的频率范围内 , 磁屏蔽效能测试结果如图1 所示 , 其低频磁屏蔽效能 SE 最高可达14～15dB , 而且在低频区存在两个屏蔽峰值。1
1
根据低频磁屏蔽理论 , 一个由铁磁材料制成的盒子放在外磁场中 , 磁力线大部分被集中在屏蔽体内部通过。因此 , 屏蔽盒在低频区有磁屏蔽作用。
Φ
由磁路定律可以知道 , 屏蔽体内部的磁通量由
下式计算1
1
在高磁导率、大磁路截面积和低磁阻条件下 , 材料的低频磁屏蔽效能好。我们选择了高磁导率的非晶磁粉、磁性纤维、镍粉作复合导磁填料 , 这些导磁填料作为导磁网络的基体。丙烯酸树脂作为粘接剂有助于填料形成密实的导磁网络。将所制备的涂料涂在盒子上并完全固化后 , 形成了密实而均匀的导磁网络 , 这个网络有很好的导磁性能。因而 ,磁路变得流畅 , 大部分磁力线被集中在屏蔽体内部通过 , 泄漏到外边的磁力线很少。因此 , 能对低频
磁场进行屏蔽。
用导磁材料制成的屏蔽体对低频线圈进行磁屏蔽的磁力线分布如图 2 所示。4 　结论
本文研制了一种新型的低频电磁波磁屏蔽复合 ( ) 涂料。该涂料在电磁波低频区 f ≤20kHz 的频率范围内 , 磁屏蔽效能 SE 最高可达 14～15dB。涂μ 料粘度为 30～40s, 涂层厚度为 200～400 m。
该涂料成本低、使用方便 , 能降低低频电磁辐射污染 , 在低频电磁屏蔽领域有应用价值。
5 　应用
这种涂料可使用于从恒定磁场到 20kHz 的整个电磁波低频段。低频电磁波磁屏蔽复合涂料具有抗磁场干扰、防电磁环境污染和防电子信息泄漏的性能 , 可涂敷在塑料、木材、混凝土、金属等表面而建造成磁屏蔽室、电子信息保密室; 可进行电子电气设备外壳的磁屏蔽和信号线与电源线的屏蔽等。低频磁屏蔽复合涂料的使用喷涂、刷涂均可 , 室温或低温烘干固化。
研制出一种新型的低频电磁波磁屏蔽材料 , 通过理论分析和试验 , 证明其低频电磁波磁屏蔽性能。
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