電磁屏蔽的必要性
隨著現(xiàn)代電子技術(shù)向高頻、高效、高集成、高可靠、高精度方向發(fā)展，電磁干擾已成為系統(tǒng)和設(shè)備正常工作的突出障礙。例如信號(hào)傳輸電纜，它不僅會(huì)受到來(lái)自外界的干擾，而且還會(huì)產(chǎn)生各種電磁干擾對(duì)外部空間產(chǎn)生影響。因此，減少或降低信號(hào)傳輸電纜來(lái)自外界的電磁干擾，采取電磁屏蔽措施是必要的。
電磁屏蔽
高頻電路工作時(shí)，會(huì)向外輻射電磁波，對(duì)鄰近的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾;另一方面，空間的各種電磁波也會(huì)感應(yīng)電路中面對(duì)電路造成干擾。電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。
電磁屏蔽的目的
控制內(nèi)部輻射區(qū)域的電磁場(chǎng)，不使其越出某一區(qū)域。
控制內(nèi)部防止外來(lái)輻射進(jìn)入某一區(qū)域。
傳統(tǒng)的磁屏蔽材料
可用于電磁屏蔽的材料很多，有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
電磁純鐵、硅鋼、坡莫合金作為傳統(tǒng)的磁屏蔽材料，在構(gòu)造大型磁屏蔽室、電機(jī)、變壓器等磁屏蔽板以及電視、電腦用陰極射線管中的內(nèi)部磁屏蔽板中得到廣泛使用，均獲得了滿意的屏蔽效能。但由于磁性能受機(jī)加工影響、對(duì)應(yīng)力敏感、重量大等缺點(diǎn)，使這些材料的使用受到了一定的限制。
電磁屏蔽材料的選擇
對(duì)于干擾磁場(chǎng)較大對(duì)屏蔽效果要求不高的情況，可選用純鐵、硅鋼等軟磁材料，這些材料的飽和磁感高、磁導(dǎo)率低、不易被飽和磁化、且價(jià)格比較便宜;對(duì)于干擾磁場(chǎng)較弱且屏蔽效果要求較高的情況，應(yīng)首選高磁導(dǎo)率尤其是起始磁導(dǎo)率高的1J79類坡莫合金、Co基非晶合金等材料。
對(duì)于上述二者之間的情況，可選用1J50類坡莫合金、Fe-Ni基非晶合金，Fe基非晶合金等材料。根據(jù)實(shí)際情況，選用上述二種或三種材料組合應(yīng)用，應(yīng)該講是一種更好地選擇。
非晶電磁屏蔽材料
非晶態(tài)合金在開關(guān)電源、變壓器、磁頭等磁性器件方面的應(yīng)用已經(jīng)取得了驚人的進(jìn)展，作為電磁屏蔽材料則是非晶態(tài)合金應(yīng)用的新領(lǐng)域。
非晶態(tài)合金作為在性能上優(yōu)于傳統(tǒng)材料的新型材料主要是利用磁旁路原理來(lái)引導(dǎo)場(chǎng)源所產(chǎn)生的電磁能流使它不進(jìn)入空間防護(hù)區(qū)。在1976年國(guó)外第一次報(bào)道了用非晶態(tài)軟磁合金做磁屏蔽材料。
非晶態(tài)合金的應(yīng)用形式大多是作為結(jié)構(gòu)材料單獨(dú)使用，復(fù)合材料和屏蔽涂料也有研究者涉及，且已經(jīng)有相關(guān)的專利出現(xiàn)。
非晶合金已經(jīng)憑借優(yōu)異的性能在電磁屏蔽室、精密測(cè)量?jī)x器、屏蔽涂料等方面得到了一定的應(yīng)用，且在一些對(duì)屏蔽效能要求較嚴(yán)格的領(lǐng)域中逐漸替代了傳統(tǒng)材料的使用。
目前，鐵基、鐵鎳基、鈷基等非晶合金軟磁性能更優(yōu)異，研究人員采用最多，使用最為廣泛。
我國(guó)對(duì)非晶合金在電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用也進(jìn)行了研究開發(fā)，無(wú)論是作為結(jié)構(gòu)材料還是屏蔽涂料皆取得了一定的成果，獲得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。
結(jié)構(gòu)型屏蔽材料
鐵基非晶
有專家對(duì)比了鐵基非晶和硅鋼片的磁屏蔽性能，實(shí)驗(yàn)選擇不同織構(gòu)和磁疇形狀的3％硅鋼片以及鐵基非晶合金帶構(gòu)成的圓柱形屏蔽裝置，所有的屏蔽裝置均進(jìn)行了不用工藝的退火處理。試驗(yàn)測(cè)量了頻率最大達(dá)到20kHz的交變磁場(chǎng)下的磁屏蔽效果。
研究結(jié)果表明，不僅磁導(dǎo)率而且磁疇形狀對(duì)屏蔽效果都有影響，不加磁場(chǎng)退火處理的鐵基非晶態(tài)合金對(duì)高頻磁場(chǎng)表現(xiàn)出極高的屏蔽效果。
鐵鎳基非晶
由于傳統(tǒng)鐵鎳合金的磁性能對(duì)機(jī)械加工過(guò)程很敏感，有研究者使用在航空技術(shù)中用來(lái)生產(chǎn)金屬或纖維層壓制的粘合技術(shù)，制備了鋁和鐵鎳基非晶態(tài)軟磁合金結(jié)合成的新型復(fù)合材料。
用這種材料制成的構(gòu)件可以很好地屏蔽從直流到1000kHz的交流電磁場(chǎng)的干擾，磁特性可以通過(guò)改變疊層的厚度和數(shù)量在很大幅度內(nèi)變化。材料的磁性能不受切割、鉆孔等機(jī)械加工工藝的影響。
通過(guò)使用不同厚度的非晶帶和改變鐵磁性粉末的重量百分比可以達(dá)到提高屏蔽效能的目的。
鈷基非晶
鈷基非晶鈦合金具有飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較低，磁致伸縮系數(shù)趨近于零，有極高的初始磁導(dǎo)率和很低的高頻損耗，同時(shí)又具有很高的機(jī)械強(qiáng)度、好的韌性及耐磨性，成為使用最廣泛的電磁屏蔽材料。
鋼鐵研究總院的研究者們用鈷基非晶合金為中國(guó)科學(xué)院地球物理所制作了較大型屏蔽室（750×750×750m3），屏蔽室屏蔽因子達(dá)到34.4，取得了很好的屏蔽效果，且重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、降低了屏蔽室造價(jià)。
電磁屏蔽涂料
在各種電磁屏蔽材料中，涂料以其工藝簡(jiǎn)單、無(wú)需特殊設(shè)備、不占空間以及與基材一體化等眾多優(yōu)勢(shì)成為其中的佼佼者，被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品、裝置、系統(tǒng)的電磁輻射防護(hù)。
目前常用的屏蔽涂料主要由樹脂、稀釋劑、添加劑以及填料等所組成，填料的電磁性能直接影響制備的涂料的屏蔽性能，常用的填料材料主要是導(dǎo)電性的銅、鎳等金屬系和碳素系材料。
針對(duì)計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備發(fā)射的高頻電磁波引起的電磁干擾，日本研究者發(fā)明了使用薄片狀、短纖維狀、顆粒狀鐵磁性非晶態(tài)合金作為填充物與有機(jī)聚合物合成的電磁屏蔽材料。
該屏蔽材料對(duì)于MHz到GHz范圍內(nèi)的電磁波有較高的屏蔽效能，對(duì)于在1MHz到100MHz頻率范圍內(nèi)的電磁波，屏蔽效能至少達(dá)到30dB，甚至更多，同時(shí)該材料還具有較好的粘結(jié)性和抗蝕性。
小結(jié)
電磁屏蔽材料的開發(fā)不但涉及到人類的健康問(wèn)題，更重要的是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)和軍事信息的安全問(wèn)題，因此開發(fā)綜合性好、方便適用且成本低的電磁屏蔽材料既具有重要的社會(huì)意義，又能帶來(lái)好的經(jīng)濟(jì)效益。
在屏蔽結(jié)構(gòu)中采用纖維、帶材、鍍層形式的非晶態(tài)合金材料，是有前途和有效的，擴(kuò)大應(yīng)用范圍、提高性能穩(wěn)定性、進(jìn)一步降低非晶合金生產(chǎn)成本等是需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題，非晶態(tài)合金必將在電磁屏蔽領(lǐng)域擁有更為廣闊的應(yīng)用前景。