碳纤维军工箱为什么有屏蔽效果

碳纤维军工箱为什么有屏蔽效果？首先先了解一下碳纤维军工箱的材料组成主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。

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。目前国内在碳纤维方面的研究还是主要集中在其复合材料的力学性能上，在电磁屏蔽领域的研究相对不多。

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电磁屏蔽原理

所谓电磁屏蔽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。屏蔽一般有两个目的，一是限制内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区域，二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。

电磁屏蔽材料分类方法有很多，主要有铁磁材料与金属良导体材料、表层导电型屏蔽材料和填充型屏蔽复合材料。其中填充型屏蔽复合材料是由电绝缘性较好的基体和具有优良导电性能的导电填料及其它助剂所组成的电磁屏蔽材料制品，碳纤维就属于这种。

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。

目前对于短碳纤维在基体当中的吸波机理的研究有着两种不同的看法，一种是认为短切碳纤维作为偶极子在电磁屏蔽过程中起到了吸波的作用，因为作为偶极子的短切碳纤维由于基体存在于其周围，电磁场的作用下产生的极化耗散电流被衰减，将雷达波转换成了其他形式的能量。

另一种则认为短切碳纤维在吸波材料中的存在形式是半波谐振子。在短切碳纤维的近区存在的似稳感应场能够激起耗散电流，而周围基体的作用会衰减耗散电流，将雷达波转换为以热能为主的其他形式的能量。

根据研究发现，短切碳纤维的长径比与材料的电磁屏蔽性能成正比。在短切碳纤维长度较短时，由于电流沿纤维长度方向流动的时间太短，产生的电导较小，以致复介电常数和损耗较小；而当短切碳纤维太长时，由于碳纤维本身的良导电性材料会产生较强的反射，此时的电磁屏蔽材料也不会产生较大的复介电常数，因此连续碳纤维无法作为吸波纤维应用到电磁屏蔽材料中。

当短切碳纤维的长度在2—4mm时较为合适，此外可以通过调整纤维的含量和长度来改变复合材料的电磁参数及衰减量，并且短切碳纤维的不同长度范围的在介质中对应着不同的最佳填充量，当短切纤维的长度和传输波长的1/2近似时可以得到较好的电磁屏蔽性能。

国内的一些团队深入研究了碳纤维的排布方式对于碳纤维集合体的电磁屏蔽性能的影响，并且取得了一定的成果。研究表明碳长丝束的束间距对于平行排列的碳长丝束复合材料的屏蔽效能会产生较大影响: 随着碳长丝束的间距缩小，其屏蔽效能的峰值就会越高，当碳长丝束的间距为2mm时，碳纤维复合材料在所测频率范围内的屏蔽效果较好。

通过对碳纤维表面进行改性可以提高碳纤维的电磁屏蔽性能，其方法主要包括表面活化、表面沉积、表面镀金属以及截面异形化。通过对连续碳纤维表面活化增加碳纤维树脂基复合材料的多次反射，从而提高碳纤维复合材料的屏蔽效能，并且对碳纤维表面进行活化后并没有对碳纤维本身的力学性质产生较大影响，是较为有效的改性方法。

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