碳纤维电磁屏蔽,国内尚未深入研究的1个方向
说到碳纤维,可能很多人的第一感觉是轻,有所了解的人会说不仅轻,而且强度很高。确实碳纤维及碳纤维复合材料凭借这2点优势,在材料界驰骋了几十年,未来还会驰骋几十年。不过你听过碳纤维电磁屏蔽么?这也是碳纤维材料的性能之一,而且还是国内尚未深入研究的一个科研方向。
电磁屏蔽的原理解释
电磁屏蔽,其实就就是利用导电或导磁材料将电磁辐射限制在某一规定的空间范围内。电磁屏蔽通常有2个目的,1个是限制内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域,2就是防止外来的辐射干扰进入某一区域。电磁屏蔽按其屏蔽原理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽,其实质都是研究电磁场在各种具体问题的局部空间如何分布的问题。
碳纤维电磁屏蔽的原理分析
上面也说了电磁屏蔽的原理和几种方案,想要完成电磁屏蔽是需要使用合适的材料来搭建屏蔽空间的。电磁屏蔽材料有很多种,分类方式也有不同,其中主要以铁磁材料、金属良导体材料、表层导电屏蔽材料和填充型屏蔽复合材料为主,碳纤维就属于填充型屏蔽复合材料的范畴。
碳纤维具有电磁屏蔽能力的主要原因是它具有较好的导电性能。碳纤维常见的体积电阻率在(0.8~1.8)×10-3Ω·cm之间,并且电导率会随着热处理温度的升高而增大。因此,碳纤维在经过高温石墨化处理之后,可以成为电磁波的优良反射材料。
当碳纤维的排布方向与入射电场平行时,由于碳纤维本身是一种优良的导电性的电损耗材料,碳纤维中此时会产生较大的传导电流,对入射的电场产生强反射,具有接近于金属的反射效果;另一种情况是当碳纤维的排布方向与入射电场垂直时,碳纤维在这时作为雷达波的损耗介质;而当碳纤维的排布方向与入射电场的夹角不确定时,由于反射电场与入射电场不相平行,反射电场会产生一个与入射电场垂直的反射电场分量,从而起到一定的消波作用。
国内碳纤维电磁屏蔽研究并不深入
这么一说,碳纤维材料的实际使用价值就又上了一个台阶。不过碳纤维电磁屏蔽的研究还刚开始,因为有太多的屏蔽材料和屏蔽方案可选,加上现阶段碳纤维复合材料在轻量化方面的巨大应用价值,国内对于碳纤维电磁屏蔽的研究并未深入。
了解国产碳纤维产业的人应该知道,我们的碳纤维技术水平落后日美30年,在大小丝束碳纤维制备、碳纤维复合材料制备、碳纤维成品加工等方面还有很长的路要走。这些才是目前紧要的研发方向,所以碳纤维电磁屏蔽的研究可能会有所滞后。另外碳纤维电磁屏蔽的实用价值还有待评估。
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