科学技術の発展に伴い、社会に高効率と利便性を同時に提供するさまざまな電子・電気機器がもたらす電磁波問題は深刻化しており、一定の影響を及ぼしています。人々の生産と生活に影響を与え、人間の健康への脅威となり、新たな汚染源となります。電磁波によって引き起こされる電磁干渉は、電子機器の通常の動作に直接影響を与えるだけでなく、電子情報の漏洩を引き起こし、国家の安全を危険にさらします。電磁波シールド材は、電磁波の伝播と拡散を防止する一種の電磁波であり、放射エネルギーを安全な範囲に制限し、電磁波保護材の害を軽減します。加えて、 EMI抑制シート 材料は、電磁波によって引き起こされる電磁干渉と電磁適合性問題を効果的に解決することができ、電子機器、社会経済、住宅生活、国防建設の必需品であり、非常に重要です。
EMI抑制シート 原理
エミサプレッサーシートは、電磁エネルギーの流れがシールド領域に入らないように、反射、減衰などの効果をシールドすることで、実際には、空間内の電磁波の伝播を制限し、ボディの中央のシールドを制限します。重要な役割。
現在、電磁波シールドの仕組みを説明する方法としては、電磁界理論、伝送線路理論などさまざまな方法があります。伝送線路理論は計算方法が簡単で精度が高いため広く使われています。伝送線路理論法では、伝送線路の一部がシールドされると、シールド付近の電磁波放射場がその表面で伝送の残りの部分の一部がシールド内に反射されて伝送が継続されます。伝送過程において、電磁波はシールド本体の内部で減衰し、その2つの界面で多重反射と透過が発生します。したがって、伝送線路理論の手法によれば、電磁波遮蔽機構の遮蔽体の表面に伝播する場合には、次の３つの場合があることが分かる。１つは入射面での反射散逸である。 2つ目は、電磁波が遮蔽体に反射されず、放散材料によって吸収されることです。 3つは電磁波の遮蔽体内部の材質で何回も反射散逸します。
電磁波抑制シートの材質
金属電磁波抑制シート材料
金属は伝統的な電磁波抑制シート材料であり、その優れた導電性と高い透磁率により大量に使用されています。金属材料の導電性はほとんどのポリマー材料よりも優れているため、ポリマー材料に導電性金属繊維や表面メッキを追加して、材料の電磁シールド性能を向上させることができます。
通常、金属電磁波抑制シートの材料は次のように分類されます。高導電率のシールド材料を備えた良導体のクラス。高周波および低周波の広帯域電磁場用のこのタイプの材料は、銅、銀など、優れたシールド効果を持っています。もう 1 つのカテゴリは、高透磁率の強磁性シールド材料です。低周波磁場向けのこれらの材料は、鉄、ニッケルなど、より優れたシールド効果を持っていますが、このタイプの材料には、導電率が低いという欠点があり、高周波磁場には適していません。 -周波数電磁界シールド。実際には、通常、特定の複合材料の金属材料に使用されます。
炭素質材料
炭素材料は導電性に優れているため、電磁波シールド材料としてよく使用されます。その主な形式は次のとおりです: (1) 「ドーピング」方法による。効果的な方法の 1 つは、グラファイト内の炭素原子を置換するために他の原子を導入すること、つまり格子ドーピングです。 (2) 磁性材料や導電性高分子複合材料等との複合化により、電磁波シールド性能を向上させる。 （３）溶融混練、浸透、コーティング等の方法により布帛に塗布し、電磁波シールド布帛を作製する。
中でもグラフェンは、黒鉛、膨張黒鉛、黒鉛ナノシートよりも優れた性能を示し、より少ない量でより高い導電率とシールド効果を有する電磁波シールド材として使用可能であり、現在、シールド材の本体として炭素材料が使用されている。 、通常はポリマー材料との複合材です。
導電性繊維
導電性繊維は、優れた導電性、軽量、使いやすさという利点により、近年注目の研究テーマとなっています。導電性布地は通常 2 つの方法で行われます。1 つは金属繊維と織物繊維を混紡した布地で、もう 1 つは通常の布地表面に金属機能層の層を追加して布地を形成する方法です。導電性繊維は優れた電磁波シールド性能を備えていますが、繊維本来の耐折れ性などの特性も維持します。導電性ファブリックの一般的な方法と特性の一部を表に示します。
EMI抑制シート 材料開発動向
1.EMI抑制シートの材料としては、従来の金属材料（例：銀、銅、鉄、ニッケルなどおよびその合金）が多く使用されており、表面反射が主となるアルミ箔や銅箔などの高導電性金属が一般的です。損失メカニズム。しかし、金属は密度が高く、腐食しやすく、柔軟性が低いため、理想的な EMI シールド材料の要件を満たすことが難しく、小型スマート電子製品への幅広い用途が制限されています。つまり、軽量、高いシールド効率、広い帯域幅、優れた耐食性などの特性がEMIシールド材料の研究方向となっています。
2.導電性ポリマー複合材（CPC）は、軽量、機械的柔軟性が高く、耐食性が高く、加工コストが低いため、従来の金属シールド材料に代わる最適なソリューションの 1 つです。さらに、CPC は金属ベースのシールド材と比較して表面反射が低いため、迷彩やステルス技術などの軍事用途でより人気があります。導電性ポリマー複合材（CPC）は、特定の処理を通じてポリマーマトリックスに導電性フィラーを添加することによって得られる、EMI抑制シート特性を備えた多相複合材です。 CPCで一般的に使用される導電性フィラーには、主に金属材料、固有導電性材料、炭素材料が含まれます。中でも炭素材料は、軽量、異性体が多く、機械的特性が優れているという特徴があり、CPCでより広く使用されています。
残念ながら、CPC の導電率が低いため、CPC の EMI シールド効率 (SE) は通常、金属材料よりも低くなります。 CPC で高性能の EMI シールドを実現するには、適切なシールド ネットワークを形成するために大量の導電性フィラーが必要です。高レベルの導電性フィラーは、多くの場合、機械的劣化、コストの増加、加工の困難を引き起こします。さらに、導電性ポリマー複合材料の機械的特性と熱安定性が低いため、さらなる用途が制限されます。
材料のシールド能力は、微視的には電磁波 (EMW) の反射と吸収に依存します。シールド材料の継続的な開発により、研究のホットスポットは金属材料、本質的に導電性のポリマーから CPC へと進化してきました。導電性ネットワークの構築がマイクロ波の減衰能力と密接に関係していることが証明されています。したがって、CPC の EMI シールドは、巨視的な観点から見たフィラーの選択と構造設計に依存します。一般に、導電性フィラーは、金属フィラー、カーボンフィラー、および本質的に導電性のポリマーに分類できます。金属フィラー (Ag、Cu、Ni、LM、MXene など) は、導電率が非常に高いため、CPC に効率的な EMI シールド材料を提供できます。
ただし、価格が高く、密度が高く、不安定であるため、実用化には依然として制限があります。カーボンフィラー (CNT、CB、rGO、GE、CNF など) は、密度が低く、導電性が高いため、最も広く使用されているフィラーの 1 つです。本質的に導電性のポリマー (PANI、PEDOT など) は、EMI シールド用の CPC の導電性フィラーとしても使用できます。さらに、導電性フィラーのサイズも CPC の EMI シールドにとって重要です。一般に、二次元フィラーは、ゼロ次元、一次元、および二次元フィラーの中で最高の EMI シールド性能を示します。
3.ポリマーマトリックス複合材料は、低密度、耐食性、競争力のある価格、優れた加工性により、EMI抑制シートの分野で広く使用されています。しかし、ほとんどのポリマーマトリックスは本質的に絶縁性であるため、電子製品、新エネルギー自動車、医療機器、フレキシブル回路基板など、高い EMI シールド要件が必要な分野での用途が大幅に制限されます。現在、研究者らは、導電性フィラーを樹脂マトリックスと複合化することにより、ポリマーマトリックス複合材料のEMIシールド性能が低いという問題を効果的に解決しています。一方、カーボンナノチューブ、グラフェン、金属ナノワイヤ/粒子、およびMXeneは、ポリマーマトリックス複合材料の導電性フィラーとして広く使用されています。
しかし、現在のポリマーマトリックス複合材料には、金属材料に比べて導電率が低く、EMIシールド性能が劣るという欠点があります。効率的な構造設計を通じてポリマーマトリックス複合材の EMI シールド性能を向上させる方法は、緊急の技術的困難かつ科学的問題となっています。導電性フィラーの投与量と種類がポリマーマトリックス複合材の EMI シールド性能に大きな影響を与えることに加えて、複合材の構造設計と樹脂マトリックス中の導電性フィラーの分布方向も同様に重要です。これまでのところ、ポリマーマトリックスの EMI シールド複合材のさまざまな構造タイプに関する研究はほとんど行われていません。
4.グラフェン、カーボンナノチューブ（CNT）、メソポーラスカーボン、カーボンナノファイバー（CNF）などの炭素材料は、低密度、天然存在量、低コスト、優れた導電性、優れた機械的特性を備えています。
5.炭素材料に比べて優れたσ、親水性、化学活性を有する二次元層状遷移金属炭化物、窒化物、炭素窒化物（MXenes）の研究が極めて急速に発展している。 3 次元 (3D) 構造で反射と散乱が繰り返される複雑な界面により、導電経路が長くなり、電磁波に対するシールドが向上します。しかし、MXene は相互作用が弱く、ゲル化能力が低いため、MXene の自己集合によって優れた機械的特性を備えた自立型 3D 構造を構築することは困難です。 EMIシールドに使用される場合、MXeneは通常、優れた機械的耐荷重特性を備えたポリマーマトリックスに適用されます。しかし、MXene をポリマーマトリックスに適用した報告はほとんどありません。 EMI抑制シート 複合材料。
