双层防电磁辐射织物的屏蔽效能

郑倩雪，刘 哲，张永恒，陈海英

(中原工学院 服装学院，河南 郑州 451191)

双层防电磁辐射织物的屏蔽效能

郑倩雪，刘 哲，张永恒，陈海英

(中原工学院 服装学院，河南 郑州 451191)

为研究开发高性能电磁屏蔽材料，介绍了双层屏蔽织物屏蔽电磁波的原理，初步探索双层屏蔽织物屏蔽效能的影响因素，并采用法兰同轴法测试3组双层防电磁辐射织物的屏蔽效能。结果表明：屏蔽织物中金属纤维体积含量增加，双层织物的屏蔽效能增大；织物中间间距增大，双层织物的屏蔽效能增大；2层织物的经纬向一致时，双层织物的屏蔽效能要高于其经纬向不一致时的屏蔽效能。

双层电磁屏蔽织物；屏蔽效能；防护服；金属纤维

随着电子设备小型化、高度集成化的发展，人类所处的电磁环境越来越复杂。如何有效地防止电磁辐射对人体的伤害，已成为目前研究和开发防电磁辐射产品的重点[1]。为了研究开发具有更高屏蔽效果的防护服，一方面是开发高性能的电磁屏蔽材料，另一方面是减少电磁屏蔽服装电磁泄漏[2]。近年来，有关双层以及多层电磁屏蔽材料的研究及开发成为电磁领域的研究热点[3]。有研究表明，双层电磁屏蔽材料的屏蔽效果较优于单层材料的屏蔽效果[4]，而前面的大多研究只是初步提出了双层织物屏蔽效能较好，有关双层织物屏蔽效能的影响因素还未深入研究。

本文从双层电磁屏蔽织物屏蔽电磁波的原理出发，分析双层织物屏蔽效能的影响因素[5-6]，制作了3组双层织物进行屏蔽效能测试，从织物金属纤维含量、双层织物中间间距和双层织物的经纬纱向对齐方式3个方面研究双层织物屏蔽效能的变化规律。

1 双层织物屏蔽理论分析

在电磁屏蔽织物屏蔽效能的研究中发现，织物厚度对织物屏蔽效能具有显著性影响[7-8]，在一定范围内，织物厚度增加，屏蔽效能增大，但是增加织物层数并非单纯地增加织物厚度。图1示出电磁波在双层织物中的传输过程[9]。由图可知，电磁波在2层织物中都发生了波的反射、吸收以及织物内的多次反射过程。相对于具有相同厚度的单层织物来说，电磁波的衰减过程有所变化。根据双层织物屏蔽电磁波原理，本文初步探索了双层织物的金属纤维含量、织物中间间距、织物经纬纱向对齐方式对双层织物屏蔽效能的影响。

2 实验部分

2.1 测试方法

采用法兰同轴法DR-SO2平面材料屏蔽效能测试装置进行双层织物屏蔽效能测试。法兰同轴法是一种利用同轴线中传播的横电磁波(TEM)模拟空

气中远区平面波对材料试样进行屏蔽效能测试的方法，把平板型被测试样置于两锥形同轴线的对接处即可测量试样对平面波场的屏蔽效能，测试仪核心装置按照ASTM D4935—2010《测量平面材料电磁屏蔽效率的标准试验方法》设计，其测试系统如图2所示。

该方法是目前较为流行的一种材料屏蔽效能测试方法，是美国国家标准局(NBS)推荐的一种测量方法[10]，具有测试范围宽，试样面积小，重复性好，成本低等优点[11]，广泛应用于屏蔽织物、金属薄板等平板型电磁屏蔽材料屏蔽效能测试，适用标准有GJB 6190—2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》和SJ 20524—1995《材料屏蔽效能的测量方法》。

2.2 实验材料

选择不同金属纤维类型、不同金属纤维含量的屏蔽织物，以便实验结果的对比分析。试样具体规格参数如表1所示，实验组合设计如表2所示。

表1 实验材料规格参数Tab.1 Experimental material specifications

3 结果与分析

3.1 金属纤维含量不同

图3示出3#+3#、3#+4#、4#+3#、4#+4#双层织物组合。将2层屏蔽织物试样对齐叠放，采用法兰同轴法测试其屏蔽效能，测试结果如图4所示。

由图4可知，在频率为300 MHz时，4种双层织物的屏蔽效能均达到谷值，随着频率继续增大到750 MHz时，其屏蔽效能值均出现峰值。从整体来看，在不同的金属纤维含量下，各双层织物组合均有最优的频率以取得最优屏蔽效果。随着组合中金属纤维含量的增大，双层织物屏蔽效能增大，金属纤维含量较大的织物在下层会取得更好的屏蔽效果。实验结果说明，双层织物的最大屏蔽效能不仅与各层织物的金属纤维含量有关，也与频率有关，因此在制作双层服装时,不仅要考虑各层织物的金属纤维含量，还应考虑服装使用的电磁环境，进而使得防护服具有较好的屏蔽效果。

表2 织物屏蔽效能测试实验类别Tab.2 Types of fabric shielding effectiveness test

3.2 中间间距不同

双层屏蔽织物中间间距采用无屏蔽影响的多层白坯布织物进行控制，其间距控制方式如图5所示，各层织物对齐叠放。图6所示为双层织物在中间间距分别为0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、3.0 mm时的屏蔽效能曲线。

由图6可知，随着中间间距的增大，双层织物组合的屏蔽效能整体上呈增大趋势，该测试结果说明，若要提高织物的屏蔽效能值不能单纯的增加织物的厚度，存在中间间隙的双层织物的屏蔽效能反而更高。

3.3 经纬纱向对齐方式不同

图7示出1#+1#双层织物在有无间距下经纬纱向不对齐的方式，2层织物的经纱向呈45°。其中双层织物中间间距的控制方法同图5所示。

1#+1#双层织物组合在无间距，间距为1.5、3.0 mm情况下，双层织物经纬纱向对齐与否时双层织物屏蔽效能曲线如图8所示。

由图8可得，双层织物的经纬纱向一致与否对双层织物屏蔽效能有显著性影响。织物经纬纱向一致时，双层织物屏蔽效能较高，且在2种情况下，2层织物中间间距的增加会很大程度地增加双层织物的屏蔽效能。

4 结 语

在相同金属纤维类型，不同金属纤维含量的双层织物中屏蔽效能测试中得到，双层织物屏蔽效能随着双层织物中金属纤维含量的增加而增加。

在同种织物类型的双层织物的屏蔽效能测试中发现，随着双层织物中间间距的增大，双层织物的屏蔽效能增大，2层织物的经纬方向一致时双层织物的屏蔽效能高于经纬方向不一致时双层织物的屏蔽效能。

在开发制作双层织物的电磁屏蔽服装时，应充分考虑一些影响因素，如双层织物组合的金属纤维含量总和、双层织物的中间间距大小、双层织物的经纬向对齐方式，以便达到最优屏蔽效果。本文只初步探索了影响双层屏蔽织物屏蔽效能的部分因素，而有关其他影响因素以及影响因素对屏蔽电磁波的影响机制的研究还有待深入。

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Shielding effectiveness of double electromagnetic shielding fabric

ZHENG Qianxue，LIU Zhe，ZHANG Yongheng，CHEN Haiying

(SchoolofFashion，ZhongyuanUniversityofTechnology,Zhengzhou,Henan451191,China)

This paper mainly researched the shielding electromagnetic of double layers electromagnetic shielding fabric,introduced the principle of electromagnetic shielding of double layers electromagnetic shielding fabric,preliminarily explored the influence factors of shielding effectiveness of double layers shielding fabric,and used flange coaxial method to test the shielding effectiveness of three groups of double shielding fabric combination.According to the results,increasing the volume content of metal fiber of the fabric and the pitch between the fabric can increase the shielding effectiveness of the double layers shielding fabric.The shielding effectiveness of the double layers shielding fabric is higher when the structure of the fabric surface is unanimous.

double shielding fabric; shielding effectiveness; protective clothing; metal fiber

10.13475/j.fzxb.20141101005

2014-10-13

2015-08-05

国家自然科学基金面上项目(61471404)

郑倩雪(1989—)，女，硕士生。研究方向为数字化与功能性服装的开发。刘哲，通信作者，E-mail：xyliuzhe@163.com。

TS 941.73

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