1、学术探讨272023 年第 1 期 安全与电磁兼容0引言科技的发展将越来越多的电子设备带到生产、生活的各个领域，电子设备带来便利的同时，也产生了电磁污染等不容忽视的问题1。长期暴露于较强电磁波下，会严重影响人体的正常机能；电子设备的小型化及工作频率的大幅提升，缩短了元器件之间的距离，同时大大增加了相互之间发生电磁干扰的几率2-6。因此，减轻或消除电磁波污染是人们关注的焦点之一。发展之初，常选用镍白铜、铝合金等高导电材料制备的金属屏蔽罩来降低电子设备对外的辐射干扰以及摘 要：针对传统吸波胶带面密度大、柔韧性差、频带窄且吸收强度弱等缺点，制备了一种新型的轻量化、高吸收的吸波胶带。吸波胶带采用改性环
2、氧树脂作为基体材料，将石墨烯（rGO）引入羰基铁粉（CIP）中，通过 rGO 的增韧与阻抗匹配性，进一步优化了吸波胶带的柔韧性且增强了其吸波性能。研究了 rGO 含量、涂层厚度对吸波胶带的电磁参数、吸波性能以及力学性能的影响。此外，通过 SEM 等微观手段分析了差异存在的原因。实测结果表明，适量添加 rGO,可以形成更多的界面，提升并平衡磁损耗与介电损耗，吸波胶带的吸波性能得到有效改善。当 rGO 添加量为 2%、吸波涂层为 1.0mm 时，吸波胶带的吸收峰峰值超过-38dB，断裂伸长率达 148.2%，面密度下降 4%，有利于吸波胶带朝着更加轻、薄、宽、强的方向发展。关键词：吸波性能；吸波胶
3、带；面密度；石墨烯；轻量化引用格式:罗振涛,程明,龙昌,等.轻量化吸波胶带性能研究 J.安全与电磁兼容,2023(1):27-33.LuoZhentao,ChengMing,LongChang,etal.ResearchonthePropertiesofLightweightAbsorbingTapeJ.SAFETY&EMC,2023(1):27-33.(inChinese)Abstract：Inviewoftheshortcomingsoftraditionalabsorbingtapessuchashigharealdensity,poorflexibility,narrowabsorbi
4、ngfrequencybandandweakabsorptionstrength,anewkindoflightweightandstrongelectromagneticabsorptionabsorbingtapewasprepared.Whichusedliquidrubbermodifiedepoxyresinasthemainmatrixmaterial,andgraphene(rGO)isintroducedintocarbonylironpowder(CIP).ThroughthetougheningandimpedancematchingofrGO,theflexibility
5、ofthemicrowaveabsorbingtapeisfurtheroptimizedanditsmicrowaveabsorbingperformanceisenhanced.TheeffectsofrGOcontentandabsorbingcoatingthicknessontheelectromagneticparameters,absorbingandmechanicalpropertiesofabsorbingtapeswerestudied,andthereasonsforthedifferenceswereanalyzedbymicroscopicmethodssuchas
6、SEM.ThemeasuredresultsshowthattheadditionofrGOcausedtheformationofmoreinterfaces,promotedandbalanceddielectriclossandmagneticloss,andtheabsorbingperformanceoftheabsorbingtapeiseffectivelyimproved.WhentheamountofrGOis2%,theabsorptionpeakvalueofabsorbingtapewiththe1.0mmcoatingthicknessexceeds-38dB,and
7、theelongationatbreakreaches148.2%,thearealdensityoftheabsorbingtapedecreasesby4%,whichisconducivetothedevelopmentoftheabsorbingtapetowardsathinner,widerandstrongerdirection.Keywords：absorbingperformance;absorbingtape;arealdensity;graphene;lightweight轻量化吸波胶带性能研究ResearchonthePropertiesofLightweightAbs
8、orbingTape航天科工武汉磁电有限责任公司 罗振涛 程明 龙昌 朱时霖 朱靓靓 杨尚朴 王峡外界电磁辐射对设备内部的影响，但这大大增加了产品的重量，不适应电子产品轻量化、集成化、便携式的设计要求7。为解决此类问题发展的金属屏蔽胶带在使用过程中也逐渐暴露出一些固有缺点：一是金属箔层容易被氧化和腐蚀；二是金属材质表面易产生划伤、破损等；三是金属屏蔽胶带的抗撕裂性能较差，需经常更换，且容易出现电磁泄漏等情况。为此，在一些高精尖设备中常选择镀银导电布作为屏蔽材料来代替传统的金属 箔层。金属屏蔽材料只能反射电磁波，不能从根本上减基金项目：湖北省重点研发计划（2020BAB092）Academic
9、Research28SAFETY&EMC No.1 2023轻或消除电磁波污染。将吸波材料、反射层与高分子粘合剂结合制成的吸波胶带，用于电子设备内部元器件的封装、贴覆等，不仅能保护设备的正常运作，还能吸收电磁波。但是，传统吸波胶带面密度大、柔韧性差、吸波频带窄且吸收强度弱等缺点也在一定程度上制约了电磁屏蔽胶带的发展。本文在磁性吸波材料中引入碳基吸收剂 rGO（石墨烯），以期在阻抗匹配得到改善的前提下，提升吸波胶带的吸波性能。并通过 rGO 的增韧作用，提高吸波胶带的柔韧性，满足吸波胶带在电子产品易运动部位的使用需求。1实验材料与方法主要原料与试剂见表 1，主要仪器与设备见表 2。1.1 材料制
10、备1.1.1 吸收剂预处理（1）取一定量羰基铁粉（CIP）置于 300 r/min 转速的球磨机中球磨 2 h，将球磨后的 CIP 加入到无水乙醇中进行分散搅拌，搅拌速度逐渐调升至 1 200 r/min，并在该转速下维持 30 min，静置后去除上层清液，用无水乙醇反复洗涤下层金属粉末，最后在鼓风干燥箱中烘干。（2）取一定量 rGO 加入到无水乙醇中，并置于超声波清洗机中振荡分散 30 min，最后经过减压抽滤，在45 的真空烘箱中将 rGO 烘至完全干燥。1.1.2 吸波涂料的制备按比例要求称取一定量的改性环氧树脂、E44 以及溶剂于容器中进行搅拌，待两种树脂完全溶解后，加入一定量的电磁波
11、吸收剂（CIP、rGO）与助剂，在均质乳化机高速搅拌作用下，吸收剂充分分散在树脂体系中，最后加入固化剂混匀。1.1.3 吸波胶带的制备制备的吸波胶带包含四层结构，面层为吸波涂层，底层为离型膜，中间两层靠近离型膜的为压敏胶层，另一层为银离子导电布，如图 1 所示。首先是将带有离型膜的压敏胶与银离子导电布的一面平整贴合，在平板硫化机的热压作用下，压敏胶部分渗透到导电布的缝隙中与其紧密结合。其次将制备好的吸波涂料采用喷涂工艺喷涂到背胶后导电布的另一面。最后将制备好的吸波胶带放置于鼓风干燥箱中，先于 50 下烘 2 h，再于 80 下烘至完全干燥。1.2 测试与表征（1）面密度测试：称量背胶后导电布的
12、质量，记为 M1，面积记为 S，在导电布一面喷涂吸波涂料固化后，称量质量记为 M2，吸波涂层面密度 RAM按式（1）计算：RAM=（M2-M1）/S （1）（2）电磁参数测试：将吸收剂与石蜡按照质量比 1:5混合均匀，压制成外径 7 mm、内径 3.04 mm、厚 3 mm的同轴环样品，采用 N5224A 型微波矢量网络分析仪，测试材料在 118 GHz 的电磁参数。（3）反射率测试：将制备好的吸波胶带按照要求裁剪成相应尺寸，采用 N5224A 型微波矢量网络分析仪，在微波暗室中，按照 GJB 2038A-2011雷达吸波材料反射率测试方法的规定进行测试。（4）扫描电子显微镜（SEM）测试：测
13、试涂层表面与断面的 SEM 图，其中断面测试是将吸波涂层用液氮冷冻脆断，经喷金处理后，采用 S-4700 型扫描电子显微镜观察涂层断面形貌，加速电压为 20 kV。（5）断裂伸长率测试：将吸波胶带用气动冲压机压表 1 主要原料与试剂原料与试剂生产厂家纯度羰基铁粉（CIP）自制工业级改性环氧树脂石墨烯（rGO）苏州碳丰石墨烯公司环氧树脂（E44）巴陵石化有限责任公司二甲苯国药化学试剂有限公司环己酮抗沉剂 BYK-410上海凯茵化工有限公司消泡剂 MH-2810固化剂 NX-2040扬子石化-巴斯夫公司压敏胶3M 中国有限公司银离子导电布苏州泰克银纤维科技有限公司表 2 主要仪器与设备仪器名称仪器
14、型号生产厂家微波矢量网络分析仪PNA-N5224A美国安捷伦仪器公司扫描电子显微镜S-4700 型日本日立电子万能试验机UTM510X深圳三思纵横科技股份有限公司平板硫化机YF-8017扬州源峰检测设备公司均质乳化机HR-500浙江赛德仪器公司手持测厚仪H5337河北智众机械公司鼓风干燥箱DHG-9030A江苏迅迪仪器科技有限公司图 1 吸波胶带结构示意图学术探讨292023 年第 1 期 安全与电磁兼容成规定尺寸的哑铃状试样，采用 UTM510X 型电子万能试验机，按照 GB/T 528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定的规定进行测试。2结果与分析2.1 rGO 含量对吸波
15、胶带电磁参数的影响介电常数与磁导率是影响材料吸波性能的两个基本参数。介电常数与磁导率的大小分别表示电场激励中极化效应的强弱与传统材料磁通量的大小。在交变电场中，两者共同决定材料吸波性能的优劣。图 2 显示了质量分数为 60%的 CIP 以及不同 rGO含量（1%5%）的 CIPrGO 与石蜡复合后材料的介电常数以及介电损耗随频率变化的曲线。从图 2 中可以看出，纯 CIP 的 和 在 118 GHz 测试频率范围内变图 2 介电常数与介电损耗变化曲线（a）介电常数实部（b）介电常数虚部（c）介电损耗正切角图 3 CIP 及 CIPrGO 材料的 SEM 图像 （c）CIPrGO-1%（d）CI
16、PrGO-2%（e）CIPrGO-4%（a）纯 CIP （b）纯 rGO化不大，在 3.0 左右浮动，在 0.10.4 范围内变动。随频率的提高，六种情况下的 和 都出现了不同程度的下降，这是由于电介质的极化速度滞后于电场的变化速度。相比于纯 CIP，材料中添加 rGO 后，和 以及tan都出现了不同程度的增加，但 和 以及 tan的增加程度并不是随着 rGO 含量的增多而线性增长。当rGO 含量为 2%时，其、以及 tan要明显高于 rGO含量为 1%、3%和 4%时的材料对应参数。出现这种现象可能有以下三方面的原因：（1）rGO 作为一种介电损耗型材料，其本身具有较高的介电常数，当与 CIP 复合后，会增大材料的介电常数、介电损耗；（2）rGO 的加入会因其自身具有极高的比表面积，而在复合材料中引入大量新的界面，极大地提高了载流子迁移率，界面极化现象显著增强，材料的介电常数增大8-9；（3）从图 3 的材料 SEM 图可以看出，图 3（c）中的 rGO 含量较小时，CIP 不能被有效包覆，许多 CIP 粒子仍有较大面积的裸露；图 3（e）中 rGO 含量较大时，其自身却出现严重的堆
