碳纤维的电磁传输性能

电磁波已逐渐成为仅次于水、空气和噪音的第四大环境污染。此外，人们制造的电子、电气和通信设备也会产生电磁辐射，电磁屏蔽材料的开发和研究逐渐成为人们日益关注的问题。碳纤维具有良好的电磁屏蔽性能，并且碳纤维具有优异的导电性和导热性、良好的阻燃性、极低的热膨胀系数、低的辐射吸收等一系列优点。

电磁屏蔽是使用导电或磁性材料来限制特定空间内的电磁辐射。电磁屏蔽通常有两个目的，一是限制内部辐射电磁能量从内部区域泄漏出去，二是防止外部辐射干扰进入特定区域。根据屏蔽原理，电磁屏蔽可分为三种类型：电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。其实质是研究电磁场在各种具体问题中的分布。

电磁屏蔽对比图

电磁屏蔽材料的分类方法很多，主要包括铁磁性材料和金属良导体材料、表面导电屏蔽材料和填充屏蔽复合材料。其中，填充屏蔽复合材料是由电绝缘良好的基体、导电性优异的导电填料等添加剂组成的电磁屏蔽材料产品，碳纤维属于该电磁屏蔽材料。在60℃和90%相对湿度的恶劣条件下，经过2000h的耐久性试验，由3mm长的碳纤维和5wt%含量的CF/PVC树脂制成的碳纤维屏蔽材料可达到30dB以上的屏蔽效果。CF含量为10wt%hi，可实现接近铜箔的屏蔽效果。

碳纤维具有电磁屏蔽能力的主要原因是其良好的导电性。碳纤维的共同体积电阻率在（0.8~1.8）×10-3Ω·cm之间，导电率随热处理温度的升高而增大。因此，经过高温石墨化处理后，碳纤维可以成为一种优良的电磁波反射材料。目前，国有企业对碳纤维的研究主要集中在力学性能上，而对电磁场的研究相对较少。

碳纤维电磁屏蔽端盖

当碳纤维的排列方向与入射电场平行时，由于碳纤维本身是一种导电性优异的电损耗材料，此时碳纤维中会产生较大的传导电流，入射电场会被强烈反射，接近金属的反射效应；另一种情况是，当碳纤维的排列方向与入射电场垂直时，此时碳纤维充当雷达波的损耗介质；当碳纤维的排列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平行，反射电场会产生一个垂直于入射电场的反射电场分量，具有一定的消波效果。

碳纤维除了具有优异的电磁屏蔽性能外，还具有强度高、重量轻的特点。在国外，碳纤维复合材料已被应用于隐身飞机和其他飞机，并对碳纤维进行了改性以减少电磁波反射。在我国，碳纤维电磁屏蔽技术相对不如国外成熟。大多数公司的主要研究领域是以碳纤维为填料的树脂基复合材料。碳纤维电磁屏蔽性能的开发和研究还有很长的路要走。