磁控溅射制备电磁屏蔽纺织材料的性能研究

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随着电子产品在人民生活中的日益普及,电磁波对人体健康的影响越来越明显,如何减少电磁辐射对人体的造成的伤害越来越受到人们的重视。本文简要介绍了电磁辐射的对人体的伤害、国内外在电磁屏蔽织物方面的研究现状;分析了目前国内外在电磁屏蔽织物方面的主要研究成果,包括采用金属纤维与服用纤维混纺织物、化学镀层织物、金属喷镀织物、多离子织物以及纳米后整理织物等,以现有的方法制备电磁屏蔽织物,或手感差,或屏蔽效能较低,或对环境产生污染,或整理剂易脱落等。本论文使用无任何污染的干性处理方法,即物理气相沉积技术--磁控溅射法,以银为靶材,在纺织材料上沉积纳米级别厚度的薄膜,在不改变织物基本性能的情况下赋予织物导电、抗电磁辐射以及其他纺织品本身所不具备的功能。本文采用磁控溅射法在非织造基材上沉积纳米结构银薄膜,通过改变不同参数条件,如薄膜厚度、溅射功率以及氩气压强,用原子力显微镜(AFM)观察工艺参数对薄膜形貌结构和溅射速率的影响,结果显示膜厚、溅射功率和氩气压强对薄膜的形貌结构都产生影响;探讨了磁控溅射法沉积纳米银在纺粘非织造布基材上的成膜过程;溅射工艺参数除了影响银膜的形貌结构外,同时影响银膜的物理性能,通过四探针测试仪测定薄膜方块电阻值,分析了工艺参数对银膜导电性能的影响,结果显示在薄膜达到一定厚度以后,其导电性能随着膜厚的增加而增强,随着溅射功率的增加,相同厚度薄膜的导电性能下降;随着氩气压强的增大,相同厚度薄膜的导电性能先下降后提高;根据ASTM D4935-99标准测试镀膜织物的电磁屏蔽效能(SE),测试结果显示SE值随着薄膜厚度的增加而增大,膜厚为100纳米时SE值达到了26dB以上(屏蔽率大于99.7%),根据测得的SE值,建立了膜厚对屏蔽效能影响关系的回归方程,预测不同厚度的薄膜的SE值,根据公式,沉积有500纳米银薄膜的非织造布其屏蔽效能达到56.46dB,表现出良好的屏蔽效能;论文还对镀膜非织造布表面元素进行了定性及定量分析,分析结果显示,随着膜厚的增大,非织造布表面的银元素含量增加。
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