電磁屏蔽織物的導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)及其屏蔽效能的一般影響規(guī)律研究

肖 紅，唐章宏，王 群，施楣梧

(1.總后勤部軍需裝備研究所，北京 100082;2.北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院，北京 100029)

對于含金屬纖維織物，諸多文獻(xiàn)研究了特定金屬纖維織物的電磁屏蔽效能(SSE)的影響因素，包括不銹鋼纖維織物［1－4］、鍍銀纖維織物［5－6］、銅纖維織物［7－8］等，分析了織物密度、緊度、組織結(jié)構(gòu)、纖維含量等對屏蔽效能的定性影響［9－12］。對于表面鍍覆金屬層的織物，研究了表面電阻率、鍍層金屬種類、洗滌條件下SSE的變化［11］。由于織物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)多變，以上研究大都針對具體材料和織物結(jié)構(gòu)進(jìn)行，缺乏對影響該類織物 SSE的通用本質(zhì)參數(shù)的提煉。

為研究電磁屏蔽織物結(jié)構(gòu)與SSE的普遍性關(guān)系，在前期探索研究基礎(chǔ)上［13］，基于對該類織物的紗線結(jié)構(gòu)和織物結(jié)構(gòu)分析，提出了描述該類織物有效屏蔽結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一模型及等效電路。采用屏蔽室法研究了由裸銅絲、金屬紗線構(gòu)成的結(jié)構(gòu)模型樣品及實(shí)際織物共3大類樣品的SSE，并對前述有效屏蔽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 電磁屏蔽織物的導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

1.1 含金屬纖維的紗線結(jié)構(gòu)

由金屬短纖維或長絲和其他普通紡織纖維構(gòu)成的紗線，其金屬纖維在紗線中的排列結(jié)構(gòu)、導(dǎo)通狀態(tài)等都會(huì)影響紗線的電磁學(xué)參數(shù)。圖1為實(shí)際金屬纖維紗線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 金屬纖維紗線圖片、結(jié)構(gòu)示意圖及其等效結(jié)構(gòu)Fig.1 Metal fiber yarn picture and structureschematic diagram and equivalent structure.(a)Metal filament picture;(b)Metal short fiber yarn picture;(c)Spiral distance of single fiber;(d)Equivalent yarn structure figure

對金屬長絲和普通纖維或紗線經(jīng)加捻形成的紗線而言，金屬長絲在紗線中是一個(gè)連續(xù)的、具有螺旋結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電體，和其中的普通紡織纖維一起構(gòu)成了含金屬的紗線，如圖1(a)所示(白色為金屬長絲)。其中，金屬長絲結(jié)構(gòu)與紡紗方法有關(guān)，例如:包芯紗中的金屬長絲呈直線狀，無此螺旋結(jié)構(gòu);混紡紗中的金屬短纖維則與普通纖維以一定混紡比混和、沿紗線長度方向呈螺旋狀排列，如圖1(b)所示(黑色為金屬短纖維)。圖1(c)為短纖維紗中單根纖維的短片段螺旋結(jié)構(gòu)模型，hβ為螺旋間距。圖中，無論是金屬長絲還是短纖維，都有一定的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，而普通纖維可認(rèn)為是絕緣體，其相對介電常數(shù)通常在2～5左右。如果要進(jìn)行電磁數(shù)值計(jì)算，可等效為如圖1(d)所示的圓柱形等效紗線，d為紗線直徑。根據(jù)電磁學(xué)等效原理，基于微觀結(jié)構(gòu)計(jì)算出二端口S參數(shù)，可獲得等效細(xì)長均勻圓柱體的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。

1.2 織物的典型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

典型的電磁屏蔽織物有2類，第1類是含金屬纖維紗線的織物，第2類是表面鍍覆金屬的織物。對于第1類織物，無論是棉/不銹鋼長絲包芯紗織物(用Fw表示)，還是棉/不銹鋼混紡紗織物(用Fc表示)，燃燒后去掉棉纖維的織物均只剩下由不銹鋼長絲紗和不銹鋼短纖維紗構(gòu)筑的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 不同屏蔽織物結(jié)構(gòu)及其中金屬纖維構(gòu)成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure and metal fiber yarn grid structure of different fabrics.(a)Fabric Fw;(b)Burned Fw;(c)Metal fiber grid structure in Fw;(d)Fabric Fc;(e)Burned Fc;(f)Metal fiber grid structure in Fc

對于第2類織物，盡管在織物表面整體鍍覆了金屬層，但由于基體織物具有獨(dú)特的由紗線編織而成的紡織結(jié)構(gòu)，其紗線之間的縫隙清晰可見，也顯示出網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如圖3所示為表面鍍覆銅鎳的織物。

圖3 表面鍍覆金屬的織物形貌結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of fabrics coated with metal

1.3 統(tǒng)一網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型

無論是含金屬纖維紗線構(gòu)成的電磁屏蔽織物，還是表面鍍覆金屬層或功能層的電磁屏蔽織物，都具有顯著和典型的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，可由圖4所示的結(jié)構(gòu)模型圖來統(tǒng)一闡述。圖4(a)為含金屬纖維紗線織物結(jié)構(gòu)示意圖，圖4(b)為(a)圖中提取的金屬纖維紗線構(gòu)成的結(jié)構(gòu)模型示意圖。圖中各幾何參數(shù)分別與紗線織物中的參數(shù)對應(yīng):h為屈曲波高;l為組織周期長度;a為織物中金屬紗線的排列周期間距。此外，等效紗直徑為d，見圖1(c)。

圖4 電磁屏蔽織物結(jié)構(gòu)模型Fig.4 Structure models of electromagnetic shielding fabric.(a)Structure;(b)Structure model

該結(jié)構(gòu)顯著不同于金屬板網(wǎng)格屏蔽材料?？椢镏薪饘倮w維構(gòu)成的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)應(yīng)該考慮到:1)功能紗線具有如圖1所示的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，金屬纖維和普通紡織纖維經(jīng)過紡紗加工形成具有一定捻度及纖維分布結(jié)構(gòu)的紗線，這將影響含金屬纖維紗線的電磁學(xué)參數(shù);2)金屬纖維紗線在織物中沿長度方向存在顯著的由組織結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的彎曲周期結(jié)構(gòu)，這將影響織物的有效屏蔽結(jié)構(gòu)特征和電磁學(xué)參數(shù);3)金屬纖維在交叉點(diǎn)處存在導(dǎo)通概率的問題。

1.4 等效電路及影響因素

考慮到經(jīng)緯紗線形成織物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，電磁屏蔽織物的周期單元可等效為圖5所示的等效電路。圖中，電感L來自于紗線加捻后金屬纖維形成的螺旋結(jié)構(gòu)，電容C來自于平行金屬纖維，而電阻R來自經(jīng)緯紗線在交叉處的接觸電阻。

圖5 織物中1個(gè)周期結(jié)構(gòu)單元對應(yīng)的等效電路Fig.5 Equivalent circuits of one period structure in fabric

該等效電路中，其 SSE取決于 R、L、C的變化。電阻R取決于金屬紗線之間的接觸電阻Rc、金屬紗線的電阻率ρ、頻率f和金屬紗線交叉處的導(dǎo)通概率p;電感L取決于周期結(jié)構(gòu)單元內(nèi)金屬紗線長度(由排列間距a、組織周期長度l和屈曲波高h(yuǎn)決定)、螺旋數(shù)(螺旋間距hβ)及其有效面積(與螺旋間距hβ和紗線直徑d相關(guān));電容C取決于結(jié)構(gòu)單元內(nèi)金屬紗線長度及排列間距a。其中，電感L只適用于具有顯著加捻螺旋線圈結(jié)構(gòu)的金屬纖維紗線，如果不具有螺旋結(jié)構(gòu)，則無法產(chǎn)生電感效應(yīng)?？梢?，電感與紗線結(jié)構(gòu)、種類及織物組織結(jié)構(gòu)相關(guān)。金屬纖維紗線電阻率ρ與金屬纖維紗線中金屬含量、金屬種類、紗線種類相關(guān);接觸電阻Rc則與金屬纖維在織物中的排列方式相關(guān)。

因此，該類織物導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的SSE的一般影響因素如下:金屬纖維紗線周期間距a及排列方式、金屬紗線交叉處的導(dǎo)通概率(ρ)、金屬種類、紗線類別等以及與電磁場相關(guān)的頻率f及電磁場方向性等。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于上述電磁屏蔽織物結(jié)構(gòu)及其等效電路分析，得出了該類織物的屏蔽效能的通用影響因素。為進(jìn)一步驗(yàn)證上述結(jié)構(gòu)及等效電路分析的有效性，分別通過裸銅絲結(jié)構(gòu)模型樣品、金屬纖維紗線結(jié)構(gòu)模型樣品及織物樣品進(jìn)行驗(yàn)證。

2.1 樣品結(jié)構(gòu)模型

金屬纖維紗線，包括短纖維混紡紗、長絲并捻紗、包芯紗、賽絡(luò)菲爾紡紗等，成連續(xù)狀態(tài)沿織物經(jīng)向或緯向分布。建立金屬纖維紗線在織物中具體排列的結(jié)構(gòu)模型，如圖4(b)所示。不考慮織物組織周期長度，則圖4(b)中的模型對應(yīng)了3種具體的織物狀態(tài)。

1)當(dāng)金屬纖維紗線從經(jīng)向或緯向某一個(gè)方向、根據(jù)一定經(jīng)緯密度織入時(shí)，簡化為金屬紗線沿1個(gè)方向按一定間距平行排列;

2)當(dāng)金屬纖維紗線直接或以并捻方式從經(jīng)、緯2個(gè)方向同時(shí)織入，相當(dāng)于在織物中形成了交叉處連通的金屬紗線網(wǎng)格;

3)當(dāng)金屬纖維紗線以包芯紗方式從經(jīng)、緯2個(gè)方向同時(shí)織入，該包芯紗相當(dāng)于在織物中形成了交叉處不連通的金屬紗線網(wǎng)格。

結(jié)構(gòu)模型的SSE的影響因素是影響該類織物的SSE的關(guān)鍵且根本的因素。通過簡單模型樣品制備可避免實(shí)際織物樣品制備過程中的各種不確定因素以及時(shí)間長、成本高的缺點(diǎn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)樣品

采用如表1、2所示的材料，共制備了3組實(shí)驗(yàn)樣品。

1)裸銅絲結(jié)構(gòu)模型樣品。采用表1中的y5裸銅絲，制備了不同間距平行排列、網(wǎng)格排列交叉點(diǎn)導(dǎo)通、網(wǎng)格排列交叉點(diǎn)不導(dǎo)通的系列結(jié)構(gòu)模型樣品。

2)金屬纖維紗線結(jié)構(gòu)模型樣品。采用表1中的余下纖維，制備了不同金屬纖維紗線、不同排列狀態(tài)的結(jié)構(gòu)模型樣品。

3)實(shí)際織物樣品。采用表2中的紗線織造了金屬纖維紗線沿經(jīng)緯向不同排列方式的織物小樣。樣品的經(jīng)、緯密度均為240根/10 cm，計(jì)算經(jīng)緯緊度均為43%，平紋組織。每個(gè)試樣的有效尺寸為40 cm×40 cm。

表1 模型樣品用實(shí)驗(yàn)材料及其參數(shù)Tab.1 Experimental materials and its parameters of model samples

表2 實(shí)際織物用材料及其參數(shù)Tab.2 Materials and its parameters of actual fabrics

2.3 測試方法及指標(biāo)

采用屏蔽室法測試屏蔽效能，測試原理如圖6所示。測試系統(tǒng)都采用如下儀器:安捷倫E8257D信號(hào)發(fā)生器(250 kHz～40 GHz)、E7405AEMC頻譜分析儀(100 Hz～26.5 GHz)、喇叭天線(1～18 GHz)、吸波屏。

其中，樣品的屏蔽效能計(jì)算式如下:

圖6 屏蔽效能測試系統(tǒng)Fig.6 Test system of shielding effectiveness

式中:p1為放置樣品測試的接收功率，dB;p2為置空處的接收功率，dB;SSE為屏蔽效能，dB。

3 導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一般影響因素

3.1 紗線周期間距對屏蔽效能的影響

圖7示出銅長絲以不同間隔距離平行排列的樣品的屏蔽效能。當(dāng)周期間距為1、2、3、4、5 mm 時(shí)，樣品的 SSE分別在0～20 dB、7～12 dB、5～10 dB、2～5 dB、2～4 dB?？梢娊饘匍L絲的周期間隔距離對屏蔽效能有影響顯著，且隨著間距增大，屏蔽效能顯著下降。金屬纖維紗線結(jié)構(gòu)模型樣品和織物樣品表現(xiàn)出同樣的規(guī)律。

圖7 裸銅絲不同排列間距的屏蔽效能Fig.7 SSEof bare copper samples with different spacing

將不銹鋼纖維混紡紗S1與普通紗S0按照1∶1排列作為經(jīng)紗，不銹鋼纖維混紡紗S1與普通紗S0按照 1∶1、1∶5、1∶10、1∶15、1∶20 的排列作為緯紗，織造的5種織物樣品B11～B15的屏蔽效能如圖8所示。隨著不銹鋼紗線周期間距的增大，織物的屏蔽效能逐漸減少，且初始屏蔽效能變化較大，當(dāng)達(dá)到一定間距后，SSE趨于零。

圖8 不同排列間距織物樣品的SSEFig.8 SSEof fabric samples with different spacing

可見，織物中金屬纖維紗線的周期間距是影響屏蔽效能的關(guān)鍵因素。

3.2 排列方式對屏敝效能的影響

將裸銅絲平行排列和網(wǎng)格排列(交叉點(diǎn)不導(dǎo)通)為周期間距分別為 1、2、3、4、5 mm 的樣品，屏蔽效能如圖9所示。

圖9 裸銅絲平行和網(wǎng)格排列樣品的屏蔽效能Fig.9 Shielding effectiveness of samples with parallel bare copper wire and bare copper wire grids

隨著頻率的增加，樣品的屏蔽效能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，在6～10 GHz內(nèi)達(dá)到峰值，但平行間距1 mm排列和網(wǎng)格邊長1 mm排列的屏蔽效能一樣。其他周期間距下平行和網(wǎng)格樣品的屏蔽效能也相同。同樣的現(xiàn)象也出現(xiàn)在金屬纖維紗線模型樣品中。

由此，金屬紗線間距相同的情況下，單方向和經(jīng)緯2個(gè)方向同時(shí)織入金屬紗線的織物的屏蔽效能是一樣的，只是單方向織入金屬紗線的織物對電磁波的屏蔽效能具有顯著方向性。

不銹鋼纖維混紡紗單向密排和雙向密排的織物樣品的屏蔽效能如圖10所示，完全證明了上述分析。其他條件相同時(shí)，不銹鋼纖維混紡紗網(wǎng)格排列和平行排列的織物樣品的屏蔽效能曲線基本一致，只是在11～14 GHz頻段內(nèi)約有5 dB的差異。且注意到，樣品B6中不銹鋼纖維含量40%，為混紡紗平紋緊密織物，在經(jīng)、緯交叉點(diǎn)處應(yīng)存在較好的連接。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并沒有顯示出網(wǎng)格樣品和單向含有不銹鋼纖維樣品的差異。

圖10 單向平行和網(wǎng)格排列織物的SSEFig.10 SSEof fabric with parallel and grid array

3.3 交叉點(diǎn)導(dǎo)通情況對屏蔽效能的影響

將導(dǎo)線網(wǎng)格排列成交叉處導(dǎo)通和不導(dǎo)通的縱向間隔為1、2、3、4和5 mm的樣品，屏蔽效能如圖11所示?？梢姡嗤芷陂g距下，交叉點(diǎn)導(dǎo)通和不導(dǎo)通的裸銅絲網(wǎng)格結(jié)構(gòu)模型樣品的屏蔽效能曲線幾乎重合。

圖11 網(wǎng)格交叉處連通和不連通的屏蔽效能Fig.11 Shielding effectiveness of samples with connected grids and unconnected grids

根據(jù)金屬板網(wǎng)格屏蔽材料的理論，網(wǎng)格交叉處導(dǎo)通情況會(huì)影響其屏蔽效能。由于難以明確判定圖11中樣品每個(gè)交叉點(diǎn)處的導(dǎo)通情況，進(jìn)一步采用電腦刻字方法在完整的導(dǎo)電織物上刻出正方形孔眼和導(dǎo)電條，驗(yàn)證交叉處導(dǎo)通情況對SSE的影響，如圖12所示。圖12中曲線1為在整塊銅鎳化學(xué)鍍織物上周期性的挖去方孔，以模擬紗線在經(jīng)緯交叉處完全導(dǎo)通，其屏蔽效能最大;曲線2為在整塊銅鎳化學(xué)鍍織物上周期性地挖去長條，這樣的2塊織物面對面并使金屬長條相互垂直粘在一起，其屏蔽效能居中;圖中曲線對應(yīng)的織物與2類似，只是在2塊織物之間增加一層絕緣紙，其屏蔽效能最小。實(shí)際屏蔽織物中，包芯紗織物在經(jīng)緯紗線交叉處完全不導(dǎo)通、其余大部分情況與曲線對應(yīng)的織物類似。這個(gè)測試結(jié)果表明了紗線在經(jīng)緯交叉處的導(dǎo)通是有一定概率的，理論上對屏蔽效能應(yīng)該有一定影響。

圖12 金屬纖維在經(jīng)緯交叉點(diǎn)不同導(dǎo)通情況下的屏蔽效能Fig.12 Shielding effectiveness of metal fibers at different conductive connection by weft and warp yarn

將混紡紗織物樣品 B7(不銹鋼纖維含量為20%)、樣品B9(不銹鋼纖維含量30%)用70%以上濃度的硫酸腐蝕掉棉纖維，中和洗滌干凈、干燥，用手按壓一下，使不銹鋼纖維之間形成較好連通，樣品B7腐蝕前后的形態(tài)如圖13所示。腐蝕后的織物只余下不銹鋼纖維，纖維間接觸良好，纖維排列較為稀疏，由于難以精確固定纖維位置，導(dǎo)致局部區(qū)域存在較大孔隙。

圖14示出樣品腐蝕前后的屏蔽效能。由圖可知，1～18 GHz內(nèi)，對于不銹纖維鋼混紡織物樣品B9，腐蝕前后的屏蔽效能曲線基本一致，即不銹鋼纖維間具有相對良好的接觸并沒有提高其SSE。對于不銹鋼纖維混紡織物樣品B7，腐蝕后不銹鋼纖維具有較好連通狀態(tài)的SSE相對未腐蝕樣品的稍小。而在18～26.5 GHz頻段內(nèi)這種現(xiàn)象更為明顯，尤其是腐蝕后的樣品B9，SSE降低了至少10 dB?？赡苁且?yàn)楦g后樣品沒有棉纖維的牽制作用，不銹鋼纖維紗線的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)沒有之前規(guī)則，存在部分較大孔眼，因而在電磁波長較小的頻段內(nèi)SSE衰減明顯。

圖13 含不銹鋼織物樣品腐蝕后對比Fig.13 Comparison between before(a)and after(b)corrosion of fabric samples B7 containing stainless steel

圖14 樣品腐蝕前后的屏蔽效能Fig.14 SSEof before and after corrosion of fabric samples

這3個(gè)實(shí)驗(yàn)都難以對織物中紗線交叉點(diǎn)處導(dǎo)通情況對屏蔽效能的影響給出明確判斷。首先難以判斷織物中紗線交叉點(diǎn)處的真實(shí)導(dǎo)通情況;其次難以制備如金屬板網(wǎng)孔材料一樣完全導(dǎo)通的樣品。但是，諸多的金屬纖維結(jié)構(gòu)模型樣品和實(shí)際織物樣品表明，織物中金屬纖維之間的導(dǎo)通難以實(shí)現(xiàn)如在金屬板上打孔后交叉點(diǎn)處的完全導(dǎo)通，即難以實(shí)現(xiàn)如圖13(a)所對應(yīng)樣品的情況。

3.4 電磁場入射方向?qū)ζ帘涡艿挠绊?/h3>

織物在測試臺(tái)上旋轉(zhuǎn)不同角度，模擬電磁波不同入射方向下的情況，結(jié)果如圖15所示。當(dāng)織物旋轉(zhuǎn)不同角度時(shí)，屏蔽效能差異顯著，在75°時(shí)幾乎接近零，和0°時(shí)的屏蔽效能相差近30 dB。實(shí)用中難以判斷入射電磁波的方向，因此，建議屏蔽織物經(jīng)緯2個(gè)方向都含有金屬紗線。

3.5 不同紡紗方式對屏蔽效能的影響

圖15 不同入射方向下單方向含有金屬纖維織物的屏蔽效能Fig.15 SSEof samples with metal fiber yarn in one way

將不銹鋼長絲y1、包芯紗y2、混紡紗y3、并捻紗y6，排列成周期間距為2 mm的網(wǎng)格樣品，其屏蔽效能如圖16所示。同樣間距下，不銹鋼纖維混紡紗y3的屏蔽效能最好，而不銹鋼長絲y1、包芯紗y2和并捻紗y6的屏蔽效能相當(dāng)，均隨頻率增加而下降。純不銹鋼長絲、不銹鋼長絲包芯紗及并捻紗的屏蔽效能幾乎一致，表明了普通紡織纖維對屏蔽效能的影響很小。

圖16 不同紗線類型模型樣品的屏蔽效能Fig.16 SSEof model samples with different yarn types

經(jīng)、緯向均含有30%不銹鋼纖維混紡紗和包芯紗的密排織物樣品B7和B9，屏蔽效能如圖17所示，同樣表明了不銹鋼纖維混紡紗織物的屏蔽效能高于包芯紗織物。

3.6 不同金屬纖維材料對SSE的影響

將不銹鋼長絲y1、不銹鋼纖維混紡紗y3、鍍銀長絲y4、裸銅絲y5，排列成周期間距為2 mm的網(wǎng)格樣品，屏蔽效能如圖18所示。間距相同的情況下，銅絲、鍍銀長絲、不銹鋼纖維混紡紗網(wǎng)格排列的屏蔽效能幾乎一致，并高于純不銹鋼長絲的屏蔽效能。銅絲和銀的導(dǎo)電性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于不銹鋼纖維，而在不銹鋼含量達(dá)到一定程度時(shí)，其混紡紗的屏蔽效能可接近鍍銀長絲和裸銅絲。

圖17 不同紗線類型織物的屏蔽效能Fig.17 SSEof fabrics with different yarn types

圖18 不同金屬纖維材料的屏蔽效能Fig.18 SSEof different metal fiber materials

3.7 不同金屬含量對屏敝效能的影響

將不銹鋼含量為30%和20%的混紡紗雙向密排織造，獲得樣品 B7、B8，屏蔽效能如圖19所示?？梢姡诒狙芯康暮糠秶鷥?nèi)，20%和30%不銹鋼纖維含量的織物的屏蔽效能差異并不顯著，除了在8～10 GHz和12～14 GHz范圍內(nèi)，30%不銹鋼纖維含量的織物的SSE高于20%不銹鋼纖維含量的織物5 dB，其他頻段差異不大。不銹鋼纖維含量對織物的屏蔽效能會(huì)有影響，但達(dá)到一定含量后，差異就不顯著，應(yīng)該存在一個(gè)優(yōu)化含量，且和對應(yīng)的頻率有關(guān)。

4 結(jié)論

對電磁屏蔽織物的紗線結(jié)構(gòu)和織物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)微分析，提取了該類織物的有效屏蔽結(jié)構(gòu)模型，建立了其等效電路，提煉了其通用影響因素。制備了裸銅絲結(jié)構(gòu)模型、金屬纖維紗線結(jié)構(gòu)模型和實(shí)際織物共3大類樣品，通過屏蔽室法研究了屏蔽效能的一般影響因素。

圖19 不同金屬纖維含量的屏蔽效能Fig.19 SSEof different content of metal fiber

1)電磁屏蔽織物的有效屏蔽結(jié)構(gòu)是由具有一定結(jié)構(gòu)和排列的金屬纖維紗線構(gòu)成的典型導(dǎo)電網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。

2)無論是實(shí)際織物、金屬纖維紗線結(jié)構(gòu)模型、還是裸導(dǎo)線結(jié)構(gòu)模型，在材質(zhì)一定的情況下，影響其屏蔽效能的最主要的因素為金屬纖維紗線周期間距;為屏蔽來自未知方向的電磁波，建議采用金屬纖維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)織物。所有的實(shí)驗(yàn)均表明，采用裸導(dǎo)線模型和紗線結(jié)構(gòu)模型分析得出的結(jié)論完全適用于該類織物，該方法大大簡化了采用織物進(jìn)行研究的制備工藝和不可控因素，有效提取了關(guān)鍵和通用影響因素。

3)不同的紡紗方式和材料對屏蔽效能有顯著影響。同樣排列間距和不銹鋼纖維含量下，不銹鋼纖維混紡紗的屏蔽效能最好，和裸銅絲及鍍銀長絲樣品相近;而純不銹鋼長絲、包芯紗和并捻紗的屏蔽效能相當(dāng)。

4)在不考慮平行排列樣品屏蔽效能的方向性前提下，相同間距的網(wǎng)格排列和平行排列對屏蔽效能幾乎沒有影響。交叉點(diǎn)處金屬纖維紗線的導(dǎo)通情況對屏蔽性能的影響難以確定，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。

本文研究解決了以往定性研究中對通用參數(shù)提取的缺乏，對于指導(dǎo)電磁屏蔽織物的開發(fā)具有科學(xué)和工程意義，且具有普適意義，即適用于不同金屬纖維材料、組織結(jié)構(gòu)等的電磁屏蔽織物。紗線及織物的細(xì)微結(jié)構(gòu)分析、等效電路的建立及由此提取的具體參數(shù)，為屏蔽效能的定量數(shù)值計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。

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