0 前言
當(dāng)今社會(huì)，隨著現(xiàn)代電子工業(yè)的高速發(fā)展和各類電子產(chǎn)品的普遍使用，移動(dòng)通訊、廣播、雷達(dá)、磁療、計(jì)算機(jī)等等已成為人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸的同時(shí)，使電磁波輻射成為了一種新的社會(huì)公害。電磁輻射會(huì)影響人們的身體健康，并且會(huì)對(duì)周?chē)碾娮觾x器設(shè)備造成嚴(yán)重干擾，使它們的工作程序發(fā)生序亂，產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作;同時(shí)，電磁輻射會(huì)泄露信息，使計(jì)算機(jī)等儀器無(wú)信息安全保障。為此，許多發(fā)達(dá)國(guó)家及國(guó)際組織近年都制定了相應(yīng)的法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，如德國(guó)的VDE法規(guī)、美國(guó)的FCC法規(guī)以及國(guó)際無(wú)線電抗干擾特別委員會(huì)(ISPR)制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)方法等，以限制電子公害的發(fā)展[1～3]。
電磁屏蔽混凝土是通過(guò)對(duì)混凝土進(jìn)行改進(jìn)而得到的一種防護(hù)或遮擋電磁波的混凝土，主要作用是防止建筑內(nèi)部電磁信號(hào)的泄露和外部的電磁干擾。隨著公眾無(wú)線通訊與電子電器設(shè)備的廣泛應(yīng)用，帶來(lái)的電磁環(huán)境惡化以及電磁信號(hào)泄露失密的威脅日益嚴(yán)重，這就為混凝土遮擋電磁波提出了更高的要求，故該研究將更趨活躍。
1 電磁屏蔽材料的種類以及屏蔽原理
1.1 電磁屏蔽材料的種類
當(dāng)前，電磁屏蔽材料的研究主要集中在：型新復(fù)合抗電磁干擾(EMI：Electro-Magnetic-Interference)材料，納米抗EMI材料，六角抗EMI材料、多層片式濾波器中使用的低溫?zé)Y(jié)NiZnCu 鐵氧體材料，以及片式電感的制作以及多層片式濾波器。
目前，電磁屏蔽材料主要有鐵磁類、良導(dǎo)體類、復(fù)合類三類[4]，電磁屏蔽材料的分類見(jiàn)表1：
表1電磁屏蔽材料的分類
種類 鐵磁類 良導(dǎo)體類 復(fù)合類
金屬鐵磁材料 金屬薄板材 導(dǎo)電橡膠橡膠芯金屬箔襯墊
材料 鐵氧體材料 金屬絲網(wǎng) 導(dǎo)電塑料導(dǎo)電涂料型材
1.2 電磁屏蔽原理
電磁屏蔽主要用來(lái)防止高頻磁場(chǎng)的影響，從而有效地控制電磁波從某一區(qū)域向另一區(qū)域進(jìn)行輻射傳播。其基本原理是：采用低電阻的導(dǎo)體材料，并利用電磁波在屏蔽到體表面的反射和在導(dǎo)體內(nèi)部的吸收以及傳輸過(guò)程的損耗而產(chǎn)生屏蔽作用，通常用屏蔽效果(SE)表示[5]。屏蔽效果(SE)為沒(méi)有屏蔽時(shí)入射或發(fā)射電磁波與在同一地點(diǎn)經(jīng)屏蔽后反射或透射電磁波的比值，即為屏蔽材料對(duì)電磁信號(hào)的衰減值，其單位用貝(dB)表示，可寫(xiě)成如下的方程式[6]：
SE=20log(Eb/Ea)
SE=20log(Hp/Ha) ⑴
SE=20log(Pb/Pa)
式中，Eb\Ea為屏蔽前、后的電場(chǎng)強(qiáng)度，Hb\Ha為屏蔽強(qiáng)、后的磁場(chǎng)強(qiáng)度，Pb、Pa 為屏蔽前、后的能量場(chǎng)強(qiáng)度。
衰減值越大，表明屏蔽效果更好。根據(jù)Schelkunoff電磁屏蔽理論，材料的屏蔽效果可用下示表示：
SE=R+A+B ⑵
式中 R——電磁波到達(dá)屏蔽體表面時(shí)，由波阻抗的突變引起的電磁波單次反射損耗;
A——未被電磁屏蔽體表面反射而進(jìn)入屏蔽材料內(nèi)部的電磁波，不斷被屏蔽材料吸收和衰減而引起的電磁波吸收損耗;
B——在屏蔽材料內(nèi)部尚未損耗掉的電磁波在屏蔽體的兩個(gè)界面建多層反射而引起的電磁波多次
反射損耗修正項(xiàng)。
當(dāng)A﹥10dB時(shí)，B可忽略不計(jì)。式⑵可表示為：
SE=R+A ⑶
式中
R=168-10log(μγf/αγ) ⑷
A=1.31t(fαγμγ)1/2 ⑸
由式中⑷、⑸可知，對(duì)于銀、銅、鋁等良導(dǎo)體，αγ大，則R值大，即在高頻電磁場(chǎng)的屏蔽作用主要取決于表面反射損耗，且金屬的αγ越大，屏蔽效果越好;而對(duì)于貼和鐵銹合金等高磁導(dǎo)率材料，μγ大則A值大，這表明當(dāng)屏蔽材料衰減的是低頻電磁場(chǎng)是，吸收損耗將起主要作用。因此，凡作低頻屏蔽的導(dǎo)電層必須具有良好的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，并且要有足夠的厚度。
通常，屏蔽效果的具體分類為[7]：0dB～10dB幾乎沒(méi)有屏蔽作用;10dB～30dB有較小的屏蔽作用;30dB～60dB為中等屏蔽效果，可用于一般工業(yè)或商業(yè)用電子設(shè)備;60dB～90dB屏蔽效果較高，可用于航空天及軍用儀器設(shè)備的屏蔽;90dB以上的屏蔽材料則具有最佳屏蔽效果，適用于要求苛刻的高精度、高敏感度產(chǎn)品。根據(jù)實(shí)用需求，對(duì)于大多數(shù)電子產(chǎn)品的屏蔽材料，在30赫茲～1000赫茲頻率范圍內(nèi)，其SE至少達(dá)到35dB以上(相對(duì)應(yīng)的體積電阻率在10u.㎝以下)，就認(rèn)為是有效的屏蔽。