電磁干擾屏蔽
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-23
電磁干擾屏蔽的視頻教程
芯片級(jí)電磁干擾解決方案——如何降低射頻芯片和高速SOC的電磁串?dāng)_風(fēng)險(xiǎn)
-12 20:00 電磁串?dāng)_（Electromagnetic Crosstalk）是指在芯片或電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，一個(gè)信號(hào)的傳輸因電磁耦合而對(duì)相鄰的信號(hào)產(chǎn)生影響，使得被干擾信號(hào)被注入了一定的耦合電壓和耦合電流，引發(fā)信號(hào)質(zhì)量異常甚至電路誤觸發(fā)，導(dǎo)致芯片或系統(tǒng)無法正常工作的問題。
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expert talk-在應(yīng)變測(cè)量時(shí)如何避免電磁干擾
很多客戶都會(huì)遇到電磁兼容性（EMC）問題——在測(cè)量工程師進(jìn)行測(cè)量時(shí)，有時(shí)會(huì)得到一些噪聲。通常出現(xiàn)噪聲的原因如下：未正確安裝屏蔽線、電氣基礎(chǔ)設(shè)施差、未正確連接PE（保護(hù)地線）或質(zhì)量要求高等。 本期我們將介紹應(yīng)該在應(yīng)變測(cè)量時(shí)如何避免電磁干擾。
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電磁干擾屏蔽的實(shí)例教程
圖1.具有排列多孔結(jié)構(gòu)的MXene/石墨烯基材料的電磁干擾屏蔽示意圖。
01
電磁干擾屏蔽機(jī)理
EMWs由振蕩電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成，可以通過阻斷這兩個(gè)場(chǎng)中的任何一個(gè)來實(shí)現(xiàn)電磁干擾屏蔽。從靜電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽的角度觀察電磁干擾屏蔽，揭示了多種屏蔽機(jī)制。其中，最被廣泛接受的電磁干擾屏蔽機(jī)制是基于傳輸線理論和schelkuoff理論。如圖2所示，當(dāng)EMWs從自由空間(空氣)過渡到EMI屏蔽表面時(shí)，空氣和EMI屏蔽材料之間的顯著阻抗不匹配導(dǎo)致大多數(shù)EMWs立即反射回自由空間。其余能夠穿透電磁干擾屏蔽的EMWs經(jīng)歷衰減。最終，只有少數(shù)EMWs作為透射波成功地通過EMI屏蔽。
圖2.電磁干擾屏蔽原理圖。
電磁干擾屏蔽材料的屏蔽能力用電磁干擾系數(shù)來評(píng)價(jià)，電磁干擾系數(shù)描述了入射EMWs與發(fā)射EMWs的強(qiáng)度比。
H、E分別為磁場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)強(qiáng)度，P為功率密度。i和t的角標(biāo)分別代表入射EMWs和傳輸EMWs。
根據(jù)Schelkunoff的理論，電磁干擾屏蔽通過三種方式衰減電磁脈沖:反射損耗(SER)、吸收損耗(SEA)和宏觀多重反射損耗(SEM)。因此，如式(2)所示，總EMI SE可以是這三種損耗的累積結(jié)果。
SER源于電磁干擾屏蔽層與自由空間之間的阻抗失配，可以用式(3)來描述，其中σr為相對(duì)電導(dǎo)率，μr為相對(duì)磁導(dǎo)率，f為入射EMWs的頻率。
SER是由屏蔽材料內(nèi)部發(fā)生的各種損耗引起的，包括磁損耗、介電損耗等。可以計(jì)算如下:
其中t為電磁干擾屏蔽層的厚度。
SEM是由EMWs在屏蔽材料的兩個(gè)界面(如圖2所示的界面1和界面2)之間的宏觀多次反射產(chǎn)生的。
展開 來源 | Chemical Engineering Journal
01
背景介紹
電子和通信設(shè)備的需求不斷增長(zhǎng)，器件開始面臨電磁微波(EMWs)污染和熱失控的新挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，研究人員開發(fā)了各種材料來滿足熱管理和電磁干擾屏蔽應(yīng)用的要求，從金屬到聚合物基復(fù)合材料。雖然金屬由于其高導(dǎo)熱性和電磁干擾屏蔽性能而被廣泛應(yīng)用于各種商業(yè)領(lǐng)域，但其重量大、防腐性能差等缺陷阻礙了其廣泛應(yīng)用。
在這種情況下，具有高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的聚合物基復(fù)合材料脫穎而出，這種復(fù)合材料通常是通過復(fù)合導(dǎo)熱/電填料制成。常見的導(dǎo)熱填料包括石墨烯、碳納米管(CNTs)、碳納米纖維(CNFs)等，由于其低密度、低成本、優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及卓越的機(jī)械性能，也被廣泛用于提高聚合物的性能，為聚合物基復(fù)合材料在電磁干擾屏蔽和熱管理領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可行性。
此外，導(dǎo)熱填料的分散的均勻性可以使聚合物基復(fù)合材料形成有效的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高了聚合物基復(fù)合材料的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性。但是，由于超聲分散容易使碳填料團(tuán)聚，會(huì)損害填料固有的電學(xué)和熱學(xué)性能。因此，由CNTs和石墨烯組成的三維自支撐骨架可以在一定程度上避免了填料的自聚集，為電子和熱傳遞提供了豐富的高效途徑，成為一種極具潛力的分散方法。
02
成果掠影
近期，西北工業(yè)大學(xué)宋強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)在開發(fā)具有導(dǎo)熱和電磁屏蔽性能材料取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)提出了一種新設(shè)計(jì)策略來構(gòu)建用于環(huán)氧樹脂改性的全碳?xì)饽z復(fù)合材料。
展開 來源 | ACS Applied Nano Materials
01
背景介紹
隨著無線通信平臺(tái)和便攜式電子產(chǎn)品向高集成度、小型化、輕量化、高功率密度方向快速發(fā)展，全球電磁輻射污染日益嚴(yán)重。嚴(yán)重的電磁干擾(EMI)不僅會(huì)干擾電子設(shè)備的正常工作，而且會(huì)對(duì)人體健康和其他生物系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響因此，人們致力于通過制造各種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特性的電磁干擾屏蔽材料來緩解電磁輻射問題。
在報(bào)道的電磁干擾屏蔽材料中，金屬基箔/薄膜(如銅箔，鋁箔和MXene薄膜)具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，但通常存在一些缺點(diǎn)(如耐腐蝕性差和質(zhì)量密度高)，這在一定程度上阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。另一方面，具有輕量化和多孔結(jié)構(gòu)的雜化二維導(dǎo)電材料(如還原氧化石墨烯(rGO)/ MXene,Ti3C2Tx/rGO和Ti3C2Tx/碳納米片)已被認(rèn)為是EMI屏蔽應(yīng)用的有希望的候選者。
然而，由于含有豐富的含氧官能團(tuán)，通常會(huì)導(dǎo)致復(fù)合膜的導(dǎo)電性較差，屏蔽電磁干擾的效果(SE)較低。此外，將低維導(dǎo)電填料(例如，1D碳納米管， 2D氧化石墨烯， 2D石墨烯納米片，和2D MXene)摻入電絕緣聚合物中構(gòu)建的導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料(CPCs)被認(rèn)為是替代EMI屏蔽候選材料，但這些CPCs的EMI SE值仍然令人不滿意。因此，開發(fā)具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特性和提高電磁干擾屏蔽效果的新型電磁干擾屏蔽材料是迫切需要的。
與一維和二維導(dǎo)電填料相比，具有相互連接的多孔網(wǎng)絡(luò)的三維石墨烯泡沫/薄膜由于其輕量化和優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等優(yōu)點(diǎn)，已被用于EMI屏蔽和熱管理應(yīng)用。
展開 此外電子設(shè)備在運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波的危害。這種產(chǎn)生的電磁波不僅對(duì)鄰近的電子系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，而且對(duì)人體健康也有不可忽視的影響。
要注意的是，熱管理和電磁干擾屏蔽總是相關(guān)的。例如，電子設(shè)備工作時(shí)，電子系統(tǒng)溫度升高會(huì)導(dǎo)致電磁干擾屏蔽效率下降。此外，EMI屏蔽功能材料吸收電磁波并將其轉(zhuǎn)化為熱量，這也會(huì)影響電子設(shè)備的工作溫度。因此，迫切需要實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)異熱管理和電磁干擾屏蔽效果的雙功能材料。
數(shù)十億年來，生物進(jìn)化出了復(fù)雜的功能系統(tǒng)，給人類留下了許多值得學(xué)習(xí)的場(chǎng)景。然而，對(duì)墨魚自電磁屏蔽偽裝的仿生研究很少涉及。許多大型海洋捕食者，如鯊魚，在很大程度上依賴于它們的嘴和鼻子上的敏感傳感器來捕捉其他獵物發(fā)出的電磁波。值得注意的是，當(dāng)捕食者靠近時(shí)，墨魚會(huì)通過凍結(jié)呼吸來屏蔽其生物電磁場(chǎng)，從而保護(hù)自己不被發(fā)現(xiàn)。
受墨魚在被捕食風(fēng)險(xiǎn)時(shí)凍結(jié)呼吸屏蔽生物電磁場(chǎng)機(jī)制的啟發(fā)，可以合理設(shè)計(jì)一種基于自變形液態(tài)金屬網(wǎng)絡(luò)的新型智能EMI屏蔽功能材料，同時(shí)提供電子器件的自適應(yīng)熱管理。液態(tài)金屬網(wǎng)絡(luò)的收縮可以屏蔽電子操作過程中產(chǎn)生的電磁波，就像墨魚在有被捕食風(fēng)險(xiǎn)的情況下屏蔽生物電磁場(chǎng)一樣。同時(shí)，收縮的液態(tài)金屬網(wǎng)絡(luò)還可以增強(qiáng)電子器件的散熱性能。
02
成果掠影
近期，上海交通大學(xué)鄧濤教授和宋成軼教授受墨魚在被捕食風(fēng)險(xiǎn)時(shí)凍結(jié)呼吸屏蔽生物電磁場(chǎng)機(jī)制的啟發(fā)設(shè)計(jì)一種具有自適應(yīng)電磁波干擾屏蔽和熱管理功能的功能材料。液晶彈性體基體賦予了LGN-LCE在熱激活下的動(dòng)態(tài)自變形特性，從而使液態(tài)金屬網(wǎng)絡(luò)具有可調(diào)的導(dǎo)熱/導(dǎo)電性。
展開 如今，無形的電磁波遍布我們的周圍，為從家用電器到通信衛(wèi)星等幾乎所有對(duì)現(xiàn)代社會(huì)至關(guān)重要的東西供電。然而，這也導(dǎo)致了嚴(yán)重的電磁干擾問題，幾乎影響了日常生活、軍事設(shè)備和空間研究中非常重要的每一個(gè)電氣設(shè)備。因此，為了更好地控制電磁環(huán)境，制造具有高效率和輕質(zhì)特性的電磁干擾屏蔽材料已經(jīng)引起了相當(dāng)大的關(guān)注。
一般來說，典型的電磁干擾屏蔽材料需要通過直接與電磁場(chǎng)相互作用來反射輻射，并通過內(nèi)部電偶極子和/或磁偶極子來吸收電磁波。傳統(tǒng)的電磁干擾屏蔽材料是以金屬為基礎(chǔ)的，金屬太重，不能滿足輕型使用的需要。因此，聚合物或陶瓷的表面金屬化也得到廣泛應(yīng)用，但是復(fù)雜的工藝和較差的耐腐蝕性限制了其應(yīng)用。最近，含有導(dǎo)電納米結(jié)構(gòu)單元的聚合物復(fù)合材料因其重量輕、電磁干擾效率更高和耐腐蝕等特點(diǎn)而備受關(guān)注。然而，這些聚合物電磁干擾屏蔽復(fù)合材料的機(jī)械性能難以滿足其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。
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電磁干擾屏蔽的最新內(nèi)容
托卡馬克強(qiáng)干擾環(huán)境下，聚變電源如何做好電磁兼容設(shè)計(jì)？
托卡馬克裝置運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁輻射、脈沖干擾等復(fù)雜電磁環(huán)境，這些電磁干擾會(huì)嚴(yán)重影響聚變電源的控制信號(hào)、功率回路與測(cè)量精度，導(dǎo)致電源輸出波動(dòng)、控制失靈，甚至引發(fā)系統(tǒng)故障，因此，電磁兼容設(shè)計(jì)成為聚變電源研發(fā)的核心技術(shù)之一，直接決定了電源在聚變場(chǎng)景中的適配性與可靠性。
國內(nèi)企業(yè)針對(duì)托卡馬克裝置的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境
ASTM B904-25：電磁干擾屏蔽用自催化鎳上自催化銅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
12. ASTM B994/B994M-22：鎳鈷合金涂層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
13. ASTM B999-15(2022)：鈦及鈦合金電鍍標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
14. ASTM B1025-25：電沉積納米結(jié)構(gòu)鋅鎳涂層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
15. ASTM B117：鹽霧腐蝕測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法
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質(zhì)量流量計(jì)是否具有電磁干擾抗干擾能力？2個(gè)月前
質(zhì)量流量計(jì)作為關(guān)鍵的流體控制設(shè)備，穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)流程的效率與安全，然而在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，電磁干擾（EMI）無處不在——變頻器、大功率電機(jī)、無線通信設(shè)備甚至雷電都可能對(duì)電子儀器造成干擾，那么質(zhì)量流量計(jì)是否具備足夠的電磁干擾抗干擾能力？作為全球領(lǐng)先的高精度質(zhì)量流量計(jì)制造商，布瑯軻鍶特（Bronkhorst）在此為您深入解答。
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此外，它們可以應(yīng)用于智能熱管理和電磁干擾屏蔽，這是通過簡(jiǎn)單地通過拉伸來調(diào)節(jié)多孔微結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。這項(xiàng)工作為高度可拉伸和負(fù)泊松比多孔材料開辟了一條道路，在柔性電子、熱管理、電磁干擾屏蔽、能量存儲(chǔ)等方面具有應(yīng)用可能性。
褶皺AgNW/MXene導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)賦予織物應(yīng)變不變的電磁干擾屏蔽能力，在單軸(10-50%拉伸應(yīng)變)和雙軸(21-125%拉伸應(yīng)變)條件下都能確保穩(wěn)定的40 dB屏蔽效果。更重要的是，janus型織物的白色TPU/PDMS織物側(cè)作為冷卻側(cè)，具有高發(fā)射率(97.5%)和反射率(90%)，使可拉伸織物覆蓋下的皮膚溫度比裸露皮膚低約4.9 ℃。
圖1.具有排列多孔結(jié)構(gòu)的MXene/石墨烯基材料的電磁干擾屏蔽示意圖。
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電磁干擾屏蔽機(jī)理
EMWs由振蕩電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成，可以通過阻斷這兩個(gè)場(chǎng)中的任何一個(gè)來實(shí)現(xiàn)電磁干擾屏蔽。從靜電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽的角度觀察電磁干擾屏蔽，揭示了多種屏蔽機(jī)制。其中，最被廣泛接受的電磁干擾屏蔽機(jī)制是基于傳輸線理論和schelkuoff理論。
基于微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制，成功獲得的層疊式三維rGO-CNT-VG骨架在不同組分之間具有大量無縫結(jié)合的異質(zhì)界面，可以產(chǎn)生額外的電荷極化、界面極化和介電弛豫，從而顯著促進(jìn)電磁微波的衰減和轉(zhuǎn)換，達(dá)到理想的電磁干擾屏蔽性能。值得關(guān)注的是，rGO-CNT-VG /環(huán)氧復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為2.46 W/mK，EMI屏蔽效率為56.65 dB，分別是rGO/環(huán)氧復(fù)合材料的5.1倍和1.9倍。
因此，開發(fā)具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特性和提高電磁干擾屏蔽效果的新型電磁干擾屏蔽材料是迫切需要的。
與一維和二維導(dǎo)電填料相比，具有相互連接的多孔網(wǎng)絡(luò)的三維石墨烯泡沫/薄膜由于其輕量化和優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等優(yōu)點(diǎn)，已被用于EMI屏蔽和熱管理應(yīng)用。
抗干擾和可靠性：港口作為一個(gè)大型物流樞紐，存在較多的電磁干擾和信號(hào)屏蔽問題。北斗系統(tǒng)采用了一系列的技術(shù)手段，具備較強(qiáng)的抗干擾和可靠性。無論是在建筑物群密集的港區(qū)還是復(fù)雜的天氣環(huán)境下，北斗系統(tǒng)都能夠保持穩(wěn)定的信號(hào)和精準(zhǔn)的定位。
4. 多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景：除了車輛定位，北斗技術(shù)還可以應(yīng)用于港口作業(yè)流程的其他環(huán)節(jié)，如貨物追蹤、路徑規(guī)劃、作業(yè)監(jiān)控等。
