先進電磁屏蔽材料——基礎、性能與應用 Advanced Materials for Electromagnetic Shielding: Fundamentals, Properties, and Applications

第1章　電磁乾擾屏蔽基礎 1
1.1 電磁乾擾屏蔽理論基礎 1
1.2 電磁乾擾屏蔽材料 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 現代人職業和居住環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 居住區的電磁場水平評估 17
2.7 個人用高科技設備的電磁場水平評估 18
2.8 屏蔽用於減少電磁場暴露的需求與可能性 19
2.9 小結 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 25
3.3.2 電場測量 35
3.3.3 功率密度測量 38
3.4 小結 39
參考文獻 39
第4章 屏蔽效能測量方法和系統 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 由散射參數計算屏蔽效能 48
4.3 各種參數對電磁屏蔽效能的影響 49
4.4 電磁乾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 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 導電墊圈傳輸阻抗的測量 61
4.8 小結 62
參考文獻 62
第5章 屏蔽材料的電學特性 64
5.1 引言 64
5.2 靜電學基礎 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 直流電導率 68
5.3.4 交流電導率 69
5.4 材料中的電場 70
5.4.1 電介質 70
5.4.2 極化 71
5.5 介電特性 73
5.5.1 靜態介電常數 73
5.5.2 復介電常數和介電損耗 73
5.6 電磁乾擾屏蔽材料 74
5.6.1 電磁乾擾屏蔽 74
5.6.2 導電屏蔽材料 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 多層屏蔽的設計 82
6.2.5 磁屏蔽室的設計 84
6.3 標準屏蔽材料 84
6.3.1 基本磁性參數 84
6.3.2 金屬和鐵磁材料 85
6.3.3 鐵氧體材料 86
6.3.4 超導材料 86
6.3.5 非晶態和納米晶合金 87
6.4 多層鐵磁基復合材料 88
6.4.1 Fe-Ni合金/Fe/Fe-Ni合金多層復合材料 88
6.4.2 Fe-Al合金/Fe/Fe-Al合金多層復合材料 93
6.5 夾層復合材料/結構屏蔽體系 96
6.5.1 Fe/Fe-Al合金/Fe夾層復合材料 96
6.5.2 復合材料/聚酯纖維/復合材料夾層結構 101
6.6 小結 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-殼結構電磁波吸收材料 108
7.3 基於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 基於石墨烯的聚合物EMI屏蔽復合材料 114
7.5 小結 115
參考文獻 115
第8章 柔性透明電磁乾擾屏蔽材料 121
8.1 引言 121
8.2 透明電磁乾擾屏蔽理論 121
8.3 用於電磁乾擾屏蔽的透明薄膜 122
8.4 納米碳基柔性透明電磁乾擾屏蔽材料 123
8.5 導電聚合物基柔性透明電磁乾擾屏蔽材料 124
8.6 基於納米線的柔性透明電磁乾擾屏蔽材料 125
8.7 小結 126
參考文獻 126
第9章 聚合物基電磁乾擾屏蔽材料 128
9.1 引言 128
9.1.1 對聚合物基電磁乾擾屏蔽材料的需求 128
9.1.2 影響電磁乾擾屏蔽效能的因素 129
9.2 聚合物基體類型 130
9.2.1 絕緣聚合物 130
9.2.2 本徵導電聚合物 131
9.3 用於EMI屏蔽的聚合物復合材料 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 電磁乾擾屏蔽的結構化聚合物復合材料 146
9.4.1 泡沫結構 146
9.4.2 夾層結構 149
9.4.3 隔離結構 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EMI織物材料 157
10.2.1 EMI織物中的聚合物 157
10.2.2 導電塗層 158
10.2.3 導電填料復合化 158
10.2.4 固有（本徵）導電聚合物 159
10.3 織物屏蔽材料的發展趨勢 159
10.3.1 基於導電填料的屏蔽材料 160
10.3.2 基於織物形成技術的屏蔽材料 160
10.3.3 基於織物錶面改性的屏蔽材料 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 波導法 165
10.5 小結 165
參考文獻 166
第11章 石墨烯和碳納米管基電磁乾擾屏蔽材料 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 電磁乾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 電磁乾擾屏蔽材料的電磁乾擾屏蔽效能 176
11.4.1 石墨烯基材料的電磁乾擾屏蔽效能 176
11.4.2 碳納米管基材料的EMI SE 178
11.5 結構與電磁乾擾屏蔽效能的關系及其應用綜述 179
11.5.1 石墨烯材料的結構與EMI SE的關系 179
11.5.2 CNT基材料的結構與EMI SE的關系 181
11.6 未來這些材料的研究和應用範圍 183
11.7 小結 183
參考文獻 184
第12章 納米復合材料基電磁乾擾屏蔽材料 188
12.1 納米材料和納米復合材料 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 規模化合成AgNW 207
13.3 基於銀納米線/聚合物導電復合屏蔽材料的制備 210
13.4 基於銀納米線/聚合物導電復合屏蔽材料的特性 211
13.4.1 形態特性 211
13.4.2 電學特性 212
13.4.3 EMI特性 214
13.5 小結 216
參考文獻 216
第14章 先進碳基泡沫材料在電磁乾擾 屏蔽中的應用 220
14.1 引言 220
14.2 碳雜化材料在EMI屏蔽中的應用 221
14.2.1 碳泡沫 221
14.2.2 石墨烯泡沫 223
14.2.3 碳-碳復合材料 226
14.2.4 碳氣凝膠 228
14.2.5 膠體石墨 230
14.3 小結 231
參考文獻 231
第15章 航空航天電磁乾擾屏蔽材料 235
15.1 引言 235
15.2 空間環境中的輻射 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 航空航天中的電磁乾擾 238
15.4.1 電磁乾擾的分類 239
15.4.2 電磁屏蔽的影響 239
15.5 各種材料的電磁乾擾屏蔽機制 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 多孔結構EMI屏蔽材料 247
15.7.3 EMI屏蔽聚合物復合材料 248
15.8 小結 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 為什麽超材料可以用於屏蔽 267
16.4 用於電磁屏蔽的超材料 267
16.4.1 微波屏蔽 268
16.4.2 光學和近紅外屏蔽 270
16.4.3 頻率選擇屏蔽 270
16.5 設計和製造超材料 272
16.5.1 設計材料 272
16.5.2 超材料製造 275
16.6 其他應用 276
16.6.1 超透鏡 277
16.6.2 天線 277
16.7 超材料的挑戰 277
16.8 小結 278
參考文獻 278
第17章 基於聚合物共混納米復合材料的雙逾滲 電磁乾擾屏蔽材料 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合材料 284
17.3.1 炭黑基復合材料 284
17.3.2 碳納米纖維 287
17.4 基於碳納米管的納米復合材料 287
17.5 基於混雜填料的納米復合材料 291
17.6 小結 292
參考文獻 292
第18章 使用光學實驗技術表徵電磁乾擾 屏蔽材料的機械性能 295
18.1 引言 295
18.2 表徵EMI屏蔽材料的面內機械性能 295
18.2.1 數字圖像相關法 295
18.2.2 莫爾乾涉測量法 296
18.2.3 光彈性法 298
18.3 表徵EMI屏蔽材料的平面外機械性能 298
18.4 電磁乾擾屏蔽材料的斷裂與疲勞性能表徵 299
18.4.1 焦散線法 299
18.4.2 相乾梯度傳感法 299
18.4.3 數字梯度傳感法 301
18.5 小結 302
參考文獻 302