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如今，電子設(shè)備貫穿了我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，同時(shí)也給不少人帶來了電磁輻射的憂慮，盡管大部分場景下，日常民用設(shè)備（電腦、手機(jī)、路由器、高鐵等）的輻射幾乎不會(huì)對(duì)我們帶來傷害，但在一些特殊環(huán)境下（如醫(yī)院診療、某些工廠的生產(chǎn)作業(yè)、軍事裝備的看守維護(hù)、大型設(shè)施的檢修），電磁輻射仍會(huì)給特定人員構(gòu)成健康威脅。對(duì)此，相關(guān)人員必須穿著電磁屏蔽服以確保健康與正常作業(yè)，服裝用電磁屏蔽涂層也因此受到了涂料研發(fā)領(lǐng)域的關(guān)注。

1. 電磁屏蔽涂層的基本原理

電磁屏蔽 (electromagnetic shielding) 主要通過電損耗和磁損耗這兩種方式消耗電磁波，以達(dá)到屏蔽效果。由于鐵、鈷、鎳這3種金屬屬于鐵磁性材料，因此以鐵、鈷、鎳為核心的傳統(tǒng)電磁屏蔽材料可以對(duì)電磁輻射產(chǎn)生電損耗和磁損耗，是電磁屏蔽涂層的有效成分。其具體原理基本遵循Schekunoff電磁屏蔽理論，屏蔽效能分為電磁波在材料表面的反射 (SER)、電磁波在材料內(nèi)部的吸收 (SEA)、電磁波在材料內(nèi)部多重反射的損耗 (SEM) 這三個(gè)方面。

Schekunoff電磁屏蔽理論

2. 電磁屏蔽涂層的原料

金屬基材料是最早使用的電磁屏蔽材料之一，除了前文所說的鐵、鈷、鎳，常見的還有以銀、銅、鋁、不銹鋼等為原料的。這其中，鐵、鈷、鎳能對(duì)輻射產(chǎn)生電損耗和磁損耗，銀、銅、鋁等則因?qū)щ娦阅軆?yōu)異，因此以電損耗作為屏蔽的主要手段。隨著材料科學(xué)的不斷進(jìn)步，金屬基材料在粒徑、相容性、分散性、屏蔽效能、輕量化等方向上不斷進(jìn)步，在屏蔽涂料中的應(yīng)用也越發(fā)成熟。

很多碳基材料也具有優(yōu)良的電磁屏蔽性能，因此也被研究應(yīng)用于電磁屏蔽涂層中。常見的碳基電磁屏蔽材料有聚苯胺、聚吡咯、石墨烯等，這些碳基大分子都具有碳碳雙鍵、碳碳三鍵或類似苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得材料中含有大量的自由電子，從而容易對(duì)輻射產(chǎn)生電損耗，可有效地屏蔽電磁波。相較于金屬基材料，碳基材料更加輕薄、柔軟，能與服裝質(zhì)地更有效地融合。例如石墨烯通常僅需一層就能達(dá)到良好的屏蔽效果，聚吡咯制得的電磁屏蔽涂層則令屏蔽服具有排汗性好、穿著舒適的特點(diǎn)。

此外，還有由幾個(gè)原子層厚度的過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構(gòu)成的二維新材料 (MXenes) 也被用于研制新型電磁屏蔽涂層。Mxenes材料有著過渡金屬的金屬導(dǎo)電性，同時(shí)厚度很小，故有著極大的比表面積，極其適合作為電磁屏蔽原料。用MXenes替代金屬基，能在不改變電磁屏蔽性能的前提下，改變涂層的物理和化學(xué)性質(zhì)，使屏蔽服更加柔韌輕薄。

3. 將電磁屏蔽涂層涂覆于服裝上的方法

將屏蔽涂層有效涂覆在服裝上，才可形成穿著屏蔽效果，其涂覆方法包括直接涂覆法、化學(xué)涂覆法和填料涂覆法。

直接涂覆法是最簡單的涂覆方法，常見的直接涂覆法有噴涂法、浸漬法、磁控濺射法。噴涂法是指采用噴槍噴涂的方法將電磁屏蔽原料噴涂在面料表面的方法。浸漬法是指采用將面料浸漬在電磁屏蔽原料的方法。磁控濺射法是指采用磁控濺射技術(shù)將電磁屏蔽原料涂覆在織物表面的方法。直接涂覆法操作簡單、成本低廉，但應(yīng)用范圍較窄。

有些電磁屏蔽材料無法直接涂覆在面料表面，或者涂覆在面料表面后無法取得良好的電磁屏蔽效果，因此常常采用化學(xué)反應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行改性，使其能更好地貼合面料。常見的化學(xué)涂覆法有氧化還原法、化學(xué)鍍法等。氧化還原法是指采用氧化還原反應(yīng)，使電磁屏蔽材料貼合在面料表面的方法；還原氧化石墨烯就是典型的氧化還原法，能將石墨烯屏蔽涂層涂覆于織物上?；瘜W(xué)鍍法是指通過將金屬溶液的離子，在面料表面還原成金屬，使之形成一層金屬涂層的方法，常見的鍍銀、鍍銅就是典型的化學(xué)鍍法?；瘜W(xué)鍍法是目前最廣泛使用的方法之一，具有涂覆效果好、電磁屏蔽效果良好等優(yōu)點(diǎn)、但操作較為復(fù)雜。

仍有些屏蔽涂料無法通過前兩種方法進(jìn)行有效涂覆，則可以采用填料涂覆法。常見的填料涂覆法有機(jī)械填料涂覆法、原位聚合涂覆法等。機(jī)械填料涂覆法是將電磁屏蔽原料作為填料與基體進(jìn)行機(jī)械混合，這種簡單的機(jī)械填料復(fù)合法往往會(huì)因?yàn)樘盍项w粒過大以及混合不均勻等因素，無法進(jìn)一步提升涂層電磁屏蔽效率，因此常常采用原位聚合涂覆法。原位聚合涂覆法是指將電磁屏蔽材料分散成納米尺寸，然后用引發(fā)劑引發(fā)聚合，使電磁屏蔽材料均勻地填充在基體中，然后進(jìn)行涂覆的方法。填料涂覆法增大了電磁屏蔽涂層服裝面料的涂層原料選擇范圍，使更多的電磁屏蔽材料可以應(yīng)用在電磁屏蔽涂層服裝面料上。同時(shí)填料涂覆法存在對(duì)電磁屏蔽原料要求高、機(jī)械設(shè)備要求高等限制條件，使得這種方法具有操作難度大、成本高等缺點(diǎn)。

4. 服裝用電磁屏蔽涂層的展望

服裝用電磁屏蔽涂層，隨著人們對(duì)電磁輻射的深入了解和對(duì)防護(hù)意識(shí)的提升而應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)也是紡織化學(xué)、涂層防護(hù)這兩項(xiàng)傳統(tǒng)行業(yè)的新興融合產(chǎn)物。隨著納米纖維、功能性復(fù)合材料、二維新材料等創(chuàng)新型科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁屏蔽服也正實(shí)現(xiàn)著從傳統(tǒng)到高效、科技感、輕量化的更新?lián)Q代。未來隨著原料和涂覆方法的不斷進(jìn)步，服裝用電磁屏蔽涂層將以提升屏蔽效能為主，并助力提高服裝的穿著舒適性能，同時(shí)追求更綠色低碳的生產(chǎn)方式。

參考文獻(xiàn)：余卓武. 電磁屏蔽涂層服裝面料研究進(jìn)展[J/OL]. 紡織科技進(jìn)展, 1-11[2025-05-14].