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含金属纤维电磁屏蔽纺织品屏蔽效能的影响因素研究

钞杉  
【摘要】:含金属纤维电磁屏蔽织物以其轻质柔软、舒适耐用、屏蔽性能好、结构可控等优点成为服用及轻质柔性屏蔽材料的首选,但现有定性研究多针对具体织物品种,涉及参数繁多杂乱,缺乏对其屏蔽效能的有效影响因素的提取和研究。 本文基于对含金属纤维纱线织物的结构分析,提出该类织物的有效电磁屏蔽结构是由含金属纤维的纱线构成;建立了金属纤维单向平行排列、双向垂直交叉排列且交点相接、双向垂直排列且交点不相接的裸铜丝织物模型;进一步采用不锈钢长丝、不锈钢混纺纱、不锈钢包芯纱、镀银长丝、不锈钢并捻纱制备上述了模拟织物中金属纤维排列的多种模型样品;为验证上述模型,用不锈钢混纺纱、包芯纱按照不同排列方式和比例织造了多组织物小样。对上述样品采用屏蔽室法测试1-18GHz内的屏蔽效能(SE)和反射系数,对比分析模型和织物样品的测试结果。最后对不锈钢纤维和银纤维电磁屏蔽织物的屏蔽机理进行分析,并基于金属板网孔屏蔽效能的工程计算公式,采用FORTRAN进行编程,对不同参数的金属网屏蔽效能进行模拟计算,对比分析模拟值和实测值的差异。 结果表明,同样的金属纤维纱线条件下,金属纤维纱线排列间距是影响屏蔽效能的关键因素,不能简单通过纤维含量、密度或紧度来分析该类织物的SE;在一定范围内,间距越小、屏蔽效能越好。单向排列和双向排列样品的屏蔽效能一样,但是单向排列样品具有显著的方向性。实验条件下、交叉点处的导通情况对屏蔽效能影响不大,但是尚需要进一步研究。屏蔽室法测试时,电磁波为横电波,电磁场入射方向对屏蔽体的屏蔽效能和反射系数有显著的影响;且由金属纤维纱线构成的网格形状对屏蔽效能有一定的影响。网格样品的SE,随着纵向间距b的增加SE和反射系数降低;而横向间距a的变化对SE和反射系数没有任何影响;纵向间距为b的平行样品水平排列的SE,和纵向间距为b、横向间距任意的网格样品的SE是一样的。因此,实际使用时,正方形网格最佳。 此外,不同材料、不同纺纱方法对屏蔽效能也有很大影响。其他条件相同时,不锈钢混纺纱的屏蔽效能最好,而不锈钢长丝、包芯纱和并捻纱的屏蔽效能相当;经过腐蚀后只余下纯不锈钢纤维的样品,屏蔽效能相对棉/不锈钢包芯纱样品稍小。再次表明织物条件下,接触点导通和不导通对SE的影响不显著。 最后,从不锈钢长丝、不锈钢包芯纱、不锈钢混纺纱织物和镀银织物对电磁波的吸收率、反射率和透射率的计算结果可知,在1-18GHz内,不锈钢织物和镀银织物的屏蔽性能均以反射为主、吸收为辅。通过编程得出的基于金属网格的SE的理论模拟值和实测值有一定偏差,这一方面证实了织物中金属纱线形成的网格和金属板网格存在差异,另一方面,模拟结果也验证了测试频率、间距对金属网的屏蔽效能有显著影响。


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