电磁屏蔽织物分类、生产及展望

张仁乐，何卫星，华 东，周建平，徐 晶，张晓静

（1.江苏苏豪纺织集团有限公司，江苏 南京 210012；2.江苏省纺织研究所股份有限公司，江苏 南京 214024）

电磁屏蔽织物从开发应用至今已有30多年的历史，从军事用、工业用到民用都有涉及，比如军用伪装网、军用帐篷、电子仪器材料、带电作业服面料、电磁环境防辐射工作服面料，还有目前普遍使用的防电磁波辐射孕妇装和青少年马夹等。各类织物的设计原理大致相同，都是利用屏蔽体阻止电磁波在空间传播，提高电子系统及电子设备的电磁兼容性，同时避免电磁波危害人体健康。

1 电磁屏蔽织物的屏蔽原理

防电磁波辐射的原理包括两个方面：一是利用材料的导电性，提高对电磁波的反射率；二是利用材料的磁性，提高对电磁波的吸收率。目前，电磁屏蔽织物的设计原理主要是利用材料的导电性，将织物的表面金属化，形成金属导电层；或是先制成导电长丝及导电纱线，再织成织物，使织物内部形成金属导电网。当电磁波传播到织物表面时，通过织物表面的反射衰减、织物内部的多次反射衰减、织物内部的吸收衰减这3种机理，阻挡电磁波的侵害。由图1可见，电磁屏蔽机理主要取决于织物表面的反射衰减[1]。

图1 电磁屏蔽织物对电磁波传播的阻挡原理

2 电磁屏蔽织物的分类

2.1 根据电磁屏蔽原理分类

根据电磁屏蔽原理，主要可分为反射型织物、反射吸收型织物和吸收型织物，分类由所用屏蔽材料介质决定。

2.2 根据功能性材料分类

（1）金属化织物：在基质材料上直接镀上高导电金属层。

（2）金属纤维混纺织物：将金属纤维与普通纺织纤维混纺成导电纱，然后织造成织物。

（3）螯合型腈纶基铜离子织物（多离子织物）：利用腈纶纤维氰基的活性，通过化学反应，与铜离子形成螯合物，赋予其导电性。

3 金属化织物生产方法

3.1 化学镀（湿法）

化学镀是利用还原剂将溶液中的金属离子还原，在呈催化活性的物体表面形成金属镀层。

3.1.1 镀银纤维长丝织物生产

镀银纤维长丝织物主要采用如下方法生产：（1）锦纶长丝→经编织物→表面粗化处理→化学镀银→全银织物；（2）锦纶长丝→纬编织物→表面粗化处理→化学镀银→络筒→检验→包装→镀银纤维长丝。

梭织物的生产方式：镀银纤维长丝、普通纺织长丝或纱线→（加捻）→络筒→整经→（浆纱）→穿综→上机→打纬→落布→检验→修布→复检→打包→坯布→后整理→镀银纤维交织梭织物。针织物的生产方式：镀银纤维长丝、普通纺织长丝或纱线→圆机织造→落布→检验→坯布→后整理→镀银纤维交织针织物。

镀银纤维梭织物和针织物以交织织物为主，用于交织的普通纤维有涤纶、锦纶、真丝；普通纱线有棉纱、涤棉纱、莫代尔纱、竹纤维纱等[2]。

3.1.2 织物金属化生产

生产工艺：织物粗化→敏化→活化→强化→化学镀→水洗→轧树脂→烘干→导电布。

将织物先进行粗化处理，用化学方法对织物的表面进行刻蚀，形成无数凹槽微孔，造成表面微观粗糙，以增加基体表面积，确保化学镀所需要的“锁扣效应”，进而提高镀层与基体的结合强度，将粗化处理的织物置于金属盐水溶液中，添加还原剂，通过化学反应，使金属离子还原成原子或分子，沉积在织物表面，形成金属镀膜。镀层金属包括镀铜、镀银、镀镍，多元化学镀织物性能优于单层化学镀织物。

3.2 溅镀法（干法）

溅镀法是利用多耙磁控溅射技术对织物进行溅镀，直接在织物表面形成金属镀层。

3.2.1 镀银纱线织物生产

镀银纱线采用溅镀法生产，目前主要用于抗菌织物。生产工艺：纱线络筒→整经→浆纱→穿综→上机→打纬→落布→检验→修布→复检→打包→坯布→后整理→成布。

3.2.2 织物金属化生产

首先，对织物进行等离子前处理，改变织物的表面形态，除去基布表面的污物与异物，同时对基布表面产生侵入粗化作用，极大地提高了基布与金属间的结合力，确保镀膜致密、均匀，提高屏蔽效能。其次，对织物进行溅镀，直接在织物表面形成金属化结构。方法如下：电子在电场作用下加速飞向基底材料的过程中，与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子。氩离子在电场的作用下，加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原料，包括银、镍、铜等，呈中性的靶原子或分子沉积在基体材料上形成金属镀膜。

3.3 真空沉积法

在真空环境下，任何一种金属或非金属的熔点和沸点都比在大气压下要低得多。在真空和高温环境中，金属熔化、蒸发，加上真空环境中残留的气体分子极少，金属的氧化程度和分子之间的碰撞都非常小，当被熔化的金属温度升至沸点时，金属便大量地蒸发并向周围飞溅，飞溅的金属分子遇到织物表面就会被吸收沉积，并凝结成膜，最终形成金属镀膜。

3.4 电镀

电镀是在金属盐的水溶液中，将欲镀的金属作阳极、织物作阴极，通上直流电，在织物表面沉积金属的镀覆方法。

3.5 复合镀层法

复合镀层法是由化学镀与电镀结合、真空镀与电镀结合、多耙磁控溅射镀再复合镀等。

目前，工业上常用的生产方法有化学镀、溅镀、电镀和复合镀。

4 金属纤维混纺织物生产方法

金属纤维混纺织物目前应用最为广泛，其生产关键技术在于纺纱工艺。

4.1 纱线的制备

（1）原棉→开清棉联合机→梳棉机→（棉条）；（2）涤纶→开清棉联合机→梳棉机→（涤纶条）；（3）棉条、涤纶条、不锈钢纤维牵切条→头道混并→二道混并→三道混并→粗纱→细纱→络筒→不锈钢纤维混纺纱。

纱线品种包括涤/棉/不锈钢纤维纱、涤/不锈钢纤维纱、棉/不锈钢纤维纱、莫代尔/不锈钢纤维纱、竹纤维/不锈钢纤维纱等。不锈钢纤维质量分数一般在15%~30%，根据需要，也可以适当选择。常用的不锈钢纤维质量分数有15%、20%、25%、28%、30%。不锈钢纤维直径为4~12 μm，服装用不锈钢纤维直径为6~8 μm。

4.2 织物的生产

4.2.1 梭织物（匹染产品）的生产工艺

（1）织造：不锈钢纤维混纺纱（及/或普通纺织纱线）→络筒→整经→浆纱→穿综→上机→打纬→落布→检验→修布→复检→打包→坯布。

（2）染色：翻布→缝头→烧毛→退浆→煮练→丝光→清洗→预定型→染色→烘干→柔软定型→检验→成卷→成布。

4.2.2 针织物的生产工艺

（1）不锈钢纤维混纺纱（及/或普通纺织纱线）→络筒→圆机织造→落布→检验→染色→后整理→成布。

不锈钢纤维混纺织物可以是全织织物，也可以是交织织物。交织的普通纱线有棉纱、涤棉纱、莫代尔纱、竹纤维纱等。

4.3 螯合型腈纶基铜离子织物

基质材料为腈纶短纤维、腈纶纱线、涤/腈纱线。利用聚丙烯腈大分子上氰基（—CN）的化学活性，与过渡金属离子配位，发生螯合作用形成螯合物。导电腈纶纱的导电成分为Cu9S5，这是一种具有P型半导体性质的导电成分。腈纶短纤维纯纺或混纺成纱线，采用这些纱线织成梭织物或者针织物，全织与交织皆可。织物生产工艺同金属纤维混纺织物。

5 结论与展望

随着电子工业的迅速发展、科技的进步以及人们生活水平的提高和环保意识的增强，电磁屏蔽织物的需求量必将持续增加，30年的发展充分证明了这一点。21世纪是计算机、手机、微波技术、蓝牙技术、无线网络技术高速发展的时期，更是电磁辐射污染严重的时代。因此，进一步研究和开发新型防电磁波辐射织物、适应飞速发展的电气时代的需求，具有良好的社会意义和应用前景。

对于不同的特种工业电磁辐射环境，开发相应的多功能电磁屏蔽织物极为重要。主要包括以下方面：（1）用于军用伪装网、屏蔽炮衣、军用帐篷、雷达兵防护服等军需用品，可结合迷彩隐身和雷达隐身功能开发新品面料；（2）用于野外作业防辐射工作服，可结合防水透湿、防风耐寒、防紫外线功能开发新品面料；（3）用于发电厂、高压输送线路、消防、冶金、钢铁、焊接等特种场所的工作服，可结合耐高温、阻燃、隔热功能开发新品面料；（4）用于电子元器件生产检测、计算机房、通信发射系统等高纯度环境要求下的工作服，可结合高密度无尘服的要求开发新品面料；（5）用于阻挡手机、电脑以及其他家用电器的电磁波辐射的民用防辐射服，可结合柔软、透气、抗菌、凉爽、保洁及美观大方等服装要求来开发新品面料。总之，防护服必须朝多功能化、复合化、系统化方向发展。

广播站、电视塔、通信台站、高压电线、变电所及雷达试验基地附近的居民（特别是孕妇、儿童等敏感人群），除了需要穿着防电磁波辐射的服装外，还应考虑加设防电磁波辐射窗帘，尤其是戴心脏起搏器的人员以及有金属移植件的人员，都应长期穿着防电磁波辐射服装。

目前，市场上的电磁屏蔽织物有3类：金属化织物（镀铜、镍、银等）、金属纤维织物（主要为不锈钢纤维混纺织物）、螯合型腈纶基铜离子织物，这3种类型的电磁屏蔽织物具有极高的导电性、良好的电磁屏蔽功能和优良的抗菌性能。但这些防电磁波辐射的织物多为反射型（螯合型腈纶基铜离子织物是吸收型），易产生二次污染。因此，利用纳米吸波材料，兼具导电导磁功能，开发高吸收型防电磁波辐射织物是发展方向。目前，电磁屏蔽新产品材料包括碳纤维连续镀镍生产工艺及复合材料、陶瓷电镀铜镍的不燃导电屏蔽布，这些都可工业化生产。

此外，要想提高织物的内在质量，需解决不锈钢混纺织物刺痒、布面纤维屑和镀银纤维织物易氧化变色等问题，开发出更多更好的面料及服饰，开拓市场，加强服装款式之间的配合和服装的包裹性[3]，消除驻波现象，然后加强宣传，引领市场，带动电磁屏蔽织物的销量稳步提升。通过加强防电磁波辐射行业协会的引领作用和防电磁波辐射标准委员会对织物及其服装的质量标准化，促进防电磁波辐射行业的发展，推广研究成果并开发新市场，发展前景良好。