电磁屏蔽材料屏蔽效能取决于材料的电导率、磁导率及结构等。结构包括材料本身的表面结构和人工设计结构。基于多孔性结构和多层结构材料是增加反射损耗的有效方式。
1)多孔结构设计。当材料中气孔结构的存在时,材料的波阻抗与外界空气接近,入射的电磁波会在多孔屏蔽体的孔道中发生多次反射,增加了对电磁波的吸收损耗,同时也降低了材料的密度。通过优化孔结构、形状、大小、分布,以及孔隙表面改性等,提高吸收损耗和多次反射衰减。
2)多层结构设计。多层结构设计如:堆叠具有相同浓度的填料的不同聚合物复合材料层,略微提高电磁屏蔽性能;同一填料含量从一层逐渐增加到下一层,减少界面差异,限制反射率,提高电磁屏蔽性能;堆叠含不同填料复合材料层,实现较宽频率范围的电磁屏蔽。通过优化梯度分布多层结构设计、蜂窝设计等多层设计,实现阻抗匹配,提高吸收损耗和多次反射衰减。
3)复合填料优化。纳米填料复合、分散、取向是影响电磁屏蔽效能的因素。若在孔壁富集导电填料,增加导电通路,明显增大导电性,也是提高复合电磁屏蔽材料的屏蔽性能的有效方式。通过优化碳系、金属系、铁氧体等导电纳米填料和磁性纳米填料的用量、形态、改性、分散、分布、经电场磁场取向等,提高吸收损耗、反射损耗以及增强协同效应。
电磁屏蔽材料向高屏蔽、宽频、质轻等方向发展。可通过多孔结构、多层结构设计,纳米导电填料和导磁填料等改性、分散、复合、取向的协同作用,实现电磁屏蔽阻抗匹配、高电磁屏蔽性能。在军事领域和民用领域有良好的市场前景和应用价值。