方舱电磁屏蔽技术研究进展

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2022.04.003

摘要/Abstract

摘要：

简述了电磁屏蔽原理，分析了当前主要的方舱电磁屏蔽技术，对屏蔽方舱结构设计和材料研究的进展情况进行了介绍，重点阐述了方舱用电磁屏蔽材料的研究现状及相关电磁屏蔽性能，并对电磁屏蔽方舱技术的未来发展趋势和应用进行了展望。

Abstract:

This paper briefly describes the principle of electromagnetic shielding， analyzes the current main shelter electromagnetic shielding technology， introduces the progress of shielding shelter structure design and material research， focuses on the research status and related electromagnetic shielding properties of electromagnetic shielding materials for shelter， and looks forward to the future development trend and application of electromagnetic shielding shelter technology.

Key words: electromagnetic shielding, shelter, shielding material, testing technology

中图分类号:

TM15

郭海伟, 李源, 毛胜辉. 方舱电磁屏蔽技术研究进展[J]. 现代防御技术, 2022, 50(4): 17-27.

Hai-wei GUO, Yuan LI, Sheng-hui MAO. Research Progress of Electromagnetic Shielding Shelter Technology[J]. Modern Defense Technology, 2022, 50(4): 17-27.

图/表 6

参考文献 69

1	Gu Ki-bum， Jae-wook Kwon， Crimsik. A Study on Searching Stabled EMI Shielding Effectiveness Measurement Point for Military Communication Shelter Using Support Vector Machine and Process Capability Analysis［J］. Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society， 2019， 20（2）： 321-328.
2	THRALL A P， QUAGLIA C P. Accordion Shelters： A Historical Review of Origami-Like Deployable Shelters Developed by the US Military［J］. Engineering Structures， 2014， 59： 686-692.
3	Anonymous. Weatherhaven Chooses Analytic Systems to Provide Mil-Spec Battery Chargers for Canadian Military Vehicle Shelters［J］. Military & Aerospace Electronics， 2012， 23（9）： 34-35.
4	何金迎，李晓燕，甄建军，等．复合材料防弹防爆方舱技术发展现状［J］．兵器装备工程学报，2018， 39（10）：138-143.
	HE Jin-ying， LI Xiao-yan， ZHEN Jian-jun， et al. Development Status of Composite Bulletproof and Explosion Proof Shelter Technology［J］. Journal of Ordnance Equipment Engineering， 2018， 39（10）： 138-143.
5	Military and Defense； New Military and Defense Study Findings Reported from Ourense （Development of a Transient Model of a Lightweight， Portable and Flexible Air-Based PV-T Module for UAV Shelter Hangars）［J］. Defense & Aerospace Week， 2020.
6	WANG Sen， QIU Yang， TIAN Jin. Research on Shielding Effectiveness Test of Bulkhead in a Compartment Shelter［J］. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility， 2019， 61（1）： 309-312.
7	张海旭，王浩轩.信息系统的电磁泄漏及其防护技术的研究［J］.通讯世界，2019，26（7）：26-27.
	ZHANG Hai-xu， WANG Hao-xuan. Research on Electromagnetic Leakage of Information System and Its Protection Technology ［J］. Communication World， 2019， 26 （7）： 26-27.
8	范礼辉，景元辉，熊田田.某型方舱电站的电磁屏蔽设计与实现［J］.移动电源与车辆，2020（3）：13-17，36.
	FAN Li-hui， JING Yuan-hui， XIONG Tian-tian. Design and Implementation of Electromagnetic Shielding for a Shelter Power Station ［J］. Mobile Power Supply and Vehicle， 2020（3）： 13-17，36.
9	张俊，张换换.电磁屏蔽方舱质量控制要点研究［J］.科技创新导报，2019，16（9）：91-92.
	ZHANG Jun， ZHANG Huan-huan. Research on Key Points of Quality Control of Electromagnetic Shielding Shelter ［J］. Science and Technology Innovation Guide， 2019， 16（9）： 91-92.
10	郭浩，张部生，宝国辉，等.电磁屏蔽舱门优化设计［J］.舰船电子工程，2014，34（2）： 171-173.
	GUO Hao， ZHANG Bu-sheng， BAO Guo-hui， et al. Optimal Design of Electromagnetic Shielding Cabin Door［J］. Ship Electronic Engineering， 2014，34 （2）： 171-173.
11	王屹炜，张海涛，于东旭，等. 基于场仿真的方舱电磁屏蔽设计［J］.电子技术与软件工程，2020（15）：123-124.
	WANG Yi-wei， ZHANG Hai-tao， YU Dong-xu， et al. Electromagnetic Shielding Design of Shelter Based on Field Simulation ［J］. Electronic Technology and Software Engineering， 2020 （15）： 123-124.
12	刘兵.某型电站方舱的电磁屏蔽设计［J］.移动电源与车辆，2019（4）： 12-14.
	LIU Bing. Electromagnetic Shielding Design of a Power Station Shelter［J］. Mobile Power Supply and Vehicle， 2019（4）： 12-14.
13	沈健，周文君，张德磊，等. 基于某型方舱车的优化电磁设计仿真［J］. 新技术新工艺，2020（10）：47-49.
	SHEN Jian， ZHOU Wen-jun， ZHANG De-lei， et al. Simulation of Optimal Electromagnetic Design Based on a Certain Type of Shelter Vehicle［J］. New Technology and New Process， 2020（10）： 47-49.
14	段玉康.方舱电磁屏蔽技术研究［D］.成都：电子科技大学，2009.
	DUAN Yu-kang. Research on Shelter Electromagnetic Shielding Technology［D］. Chengdu：University of Electronic Science and Technology of China， 2009.
15	和婷，李乔.浅析电磁屏蔽技术在电子方舱中的应用［J］.新技术新工艺，2013（6）：121-123.
	HE Ting， LI Qiao. Application of Electromagnetic Shielding Technology in Electronic Shelter［J］. New Technology and New Process， 2013（6）： 121-123.
16	ANTONETS I V， GOLUBEV Y A， SHCHEGLOV V I . et al. Electromagnetic Shielding Effectiveness of Lightweight and Flexible Ultrathin Shungite Plates［J］. Current Applied Physics， 2021， 29（1）： 97-106.
17	PAKDEL E， KASHI S， BAUM T，et al. Carbon Fibre Waste Recycling Into Hybrid Nonwovens for Electromagnetic Interference Shielding and Sound Absorption［J］. Journal of Cleaner Production， 2021， 315（7）：128196.
18	ORABY H， NAEEM I， DARWISH M， et al. Effective Electromagnetic Interference Shielding Using Foamy Polyurethane Composites［J］. Polymer Composites， 2021， 42（6）： 3077-3088.
19	施建花.电磁屏蔽原理及应用［J］.现代经济信息，2015（24）：304.
	SHI Jian-hua. Principle and Application of Electromagnetic Shielding［J］. Modern Economic Information， 2015 （24）： 304.
20	WANG Hong-yu， ZHU Dong-mei， WANG Xiu-feng，et al. Influence of Silicon Carbide Fiber （SiCf） Type on the Electromagnetic Microwave Absorbing Properties of SiCf/Epoxy Composites［J］. Composites Part A： Applied Science and Manufacturing，2017，93：10-17.
21	GAO Yuan， GAO Xiao-yan， LI Jiang， et al. Improved Microwave Absorbing Property Provided by the Filler's Alternating Lamellar Distribution of Carbon Nanotube/Carbonyl Iron/Poly （Vinyl Chloride） Composites［J］. Composites Science and Technology，2018（12），158（12）： 175-185.
22	HE Ting， TANG Hong-xia， Kang LÜ， et al. Electromagnetic Shielding Technology Applications in the Electronics Shelter［J］. Advanced Materials Research， 2014， 945-949： 2254-2257.
23	ZHANG Wei-liang， WAN Jun-lin， ZHANG Qi. Electromagnetic Shielding Design of Transfer Orifice for Military Shelter［J］. Journal of Physics： Conference Series，2021， 1885（5）： 052020.
24	Electromagnetic Research； Recent Findings in Electromagnetic Research Described by Researchers from Xidian University （Research on Shielding Effectiveness Test of Bulkhead In a Compartment Shelter）［J］. Electronics Newsweekly， 2019， 778.
25	HUANG Peng， LIU Zhi-guo， QI Jian-cheng. Simulation Analysis of Electromagnetic Shielding Effectiveness in Ventilation Window of Waveguide［J］. Journal of Simulation， 2017， 5（2）：93-98.
26	温浩，高治国，王小东.电子设备方舱电磁屏蔽技术的研究［J］.专用汽车，2011（7）：78-80.
	WEN HAO， GAO Zhi-guo， WANG Xiao-dong. Research on Electromagnetic Shielding Technology of Electronic Equipment Shelter［J］. Special Purpose Vehicle， 2011 （7）： 78-80.
27	，军用方舱通用规范［S］.
	， General Specification for Military Shelter ［S］.
28	崔麦苗，鲁锋涛，何天洋，等. 电磁屏蔽方舱的设计［J］.装备制造技术，2017（1）：64-66.
	CUI Mai-miao， LU Feng-tao， HE Tian-yang， et al. Design of Electromagnetic Shielding Shelter［J］. Equipment Manufacturing Technology， 2017（1）：64-66.
29	曹宇佳，李志久. 电磁屏蔽方舱质量控制要点分析［J］. 汽车世界，2020（13）：64.
	CAO Yu-jia， LI Zhi-jiu. Analysis on Key Points of Quality Control of Electromagnetic Shielding Shelter［J］. Automotive World， 2020（13）： 64.
30	陆颖健，严明，高屹.电磁屏蔽材料的屏蔽机理及现状分析［J］.价值工程，2019，38（1）：159-162.
	LU Ying-jian， YAN Ming， GAO Yi. Shielding Mechanism and Current Situation Analysis of Electromagnetic Shielding Materials［J］. Value Engineering， 2019， 38 （1）： 159-162.
31	KUANG Tai-rong， CHANG Ling-qian， CHEN Feng， et al. Facile Preparation of Lightweight High-Strength Biodegradable Polymer/Multi-Walled Carbon Nanotubes Nanocomposite Foams for Electromagnetic Interference Shielding［J］. Carbon， 2016， 105：305-313.
32	RAO B V B， CHENGAPPA M， KALE S N. Lightweight， Flexible and Thin Fe3O4-Loaded， Functionalized Multi Walled Carbon Nanotube Buckypapers for Enhanced X-band Electromagnetic Interference Shielding［J］. Materials Research Express， 2017， 4（4）： 045012.
33	AGRAWAL R， SHAH J， GUPTA G， et al. Significantly High Electromagnetic Shielding Effectiveness in Polypyrrole Synthesized by Eco‐Friendly and Cost-Effective Technique［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2020，137（48）：49566.
34	宋斌，黄月文，祖伟皓，等.电磁屏蔽材料的研究进展［J］. 广州化学，2021，46（1）：1-7.
	SONG bin， HUANG Yue-wen， ZU Wei-hao， et al. Research Progress of Electromagnetic Shielding Materials［J］. Guangzhou Chemical， 2021， 46（1）： 1-7.
35	GALVIS L W E， DIAZ-MONTIEL P， VENKATARAMAN S. Optimal Electrode Selection for Electrical Resistance Tomography in Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites［J］. Materials， 2017， 10（2）： 125-140.
36	AAL N A， EL‐TANTAWY F， AL‐HAJRY A， et al. New Antistatic Charge and Electromagnetic Shielding Effectiveness from Conductive Epoxy Resin/Plasticized Carbon Black Composites［J］. Polymer Composites， 2008， 29（2）： 125-132.
37	AL-SALEH M H， SUNDARARAJ U. X-Band EMI Shielding Mechanisms and Shielding Effectiveness of High Structure Carbon Black/Polypropylene Composites［J］. Journal of Physics D： Applied Physics， 2012， 46（3）： 035304.
38	MAHAPATRA S P， SRIDHAR V， TRIPATHY D K. Impedance Analysis and Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness of Conductive Carbon Black Reinforced Microcellular EPDM Rubber Vulcanizates［J］. Polymer Composites， 2008， 29（5）： 465-472.
39	SAU K P， CHAKI T K， CHAKRABORTY A， et al. Electromagnetic Interference Shielding by Carbon Black and Carbon Fibre Filled Rubber Composites［J］. Plastics Rubber and Composites Processing and Applications， 1997， 26（7）： 291-297.
40	DAS N C， CHAKI T K， KHASTGIR D， et al. Electromagnetic Interference Shielding Effectiveness of Conductive Carbon Black and Carbon Fiber‐Filled Composites Based on Rubber and Rubber Blends［J］. Advances in Polymer Technology， 2001， 20（3）： 226-236.
41	HART R J. Electrical Resistance Based Damage Modeling of Multifunctional Carbon Fiber Reinforced Polymer Matrix Composites［D］. Iowa：University of Iowa，2017.
42	MIZUKAMI K， WATANABE Y.A Simple Inverse Analysis Method for Eddy Current-Based Measurement of Through-Thickness Conductivity of Carbon Fiber Composites［J］. Polymer Testing， 2018， 69：320-324.
43	NONN S， SCHAGERL M， ZHAO Ying-jun， et al. Application of Electrical Impedance Tomography to an Anisotropic Carbon Fibre-Rein-Forced Polymer Composite Laminate for Damage Localization［J］. Composites Science& Technology， 2018， 160（26）：231-236.
44	闫丽丽，乔妙杰，雷忆三，等. 化学镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料电磁屏蔽性能［J］. 复合材料学报， 2013，30（2）：44-49.
	YAN Li-li， QIAO Miao-jie， LEI Yi-san， et al. Electromagnetic Shielding Properties of Electroless Nickel Plated Carbon Fiber/Epoxy Resin Composites［J］. Journal of Composites， 2013，30（2）： 44-49.
45	王畅，纪长松，岳建岭，等. 铁镍磁性涂层碳纤维软磁性能及电磁屏蔽效能的研究［J］. 表面技术， 2018， 47（6）：174-180.
	WANG Chang， JI Chang-song， YUE Jian-ling， et al. Study on Soft Magnetic Properties and Electromagnetic Shielding Effectiveness of Iron Nickel Magnetic Coated Carbon Fiber［J］. Surface Technology， 2018， 47（6）： 174-180.
46	何晖宇，郭锐，唐亚玲，等. 碳纤维/木质素基酚醛树脂复合材料的电磁屏蔽性能研究［J］. 材料科学， 2018， 8（1）：21-28.
	HE Hui-yu， GUO Rui， TANG Ya-ling， et al. Study on Electromagnetic Shielding Properties of Carbon Fiber/Lignin Based Phenolic Resin Composites［J］. Materials Science， 2018， 8（1）： 21-28.
47	张建东，王富强，苏青林，等. 镀镍碳纤维-芳纶纤维增强复合材料性能研究［J］. 高科技纤维与应用， 2018， 43（2）：32-35.
	ZHANG Jian-dong， WANG Fu-qiang， SU Qing-lin， et al. Study on Properties of Nickel Plated Carbon Fiber Aramid Fiber Reinforced Composites［J］. High Tech Fibers and Applications， 2018， 43（2）： 32-35.
48	徐青，李庆华，胡思霞. 含掺杂剂的EPS 多孔水泥基材料电磁屏蔽性能研究［J］. 华东交通大学学报， 2017， 34（1）：132-137.
	XU Qing， LI Qing-hua， HU Si-xia， et al. Study on Electromagnetic Shielding Properties of EPS Porous Cement-Based Materials Containing Dopants［J］. Journal of East China Jiaotong University， 2017， 34（1）： 132-137.
49	LEE S H， KANG D， OH I K ． Multilayered Graphene-Carbon Nanotube-Iron Oxide Three-Dimensional Heterostructure for Flexible Electromagnetic Interference Shielding Film［J］. Carbon， 2017， 111： 248-257.
50	WU Jian-ming， CHEN Juan， ZHAO Yue-ying，et al ． Effect of Electrophoretic Condition on the Electromagnetic Interference Shielding Performance of Reduced Graphene Oxide-Carbon Fiber/Epoxy Resin Composites［J］. Composites Part B， 2016， 105： 167-175.
51	YU Wan-cheng， XU Jia-zhuang， WANG Zhi-guo，et al ． Constructing Highly Oriented Segregated Structure Towards High-Strength Carbon Nanotube /Ultra-High-Molecular-Weight Polyethylene Composites for Electromagnetic Interference Shielding［J］. Composites Part A， 2018， 110： 237-245.
52	MAO Yun， ZHANG Sheng-qi， WANG Wei，et al. Electroless Silver Plated Flexible Graphite Felt Prepared by Dopamine Functionalization and Applied for Electromagnetic Interference Shielding［J］. Colloids & Surfaces A： Phys. Eng. Asp， 2018， 558： 538-547.
53	LIU Yuan-jun， LIU Bao-cheng， ZHAO Xiao-ming. The Influence of the Type and Concentration of Oxidants on the Dielectric Constant of the Polypyrrole-Coated Plain Woven Cotton Fabric［J］. Journal of the Textile Institute， 2018， 109（9）：1127-1132.
54	王雪娇，杨向璟，温变英. 聚乙烯醇缩丁醛/镀镍石墨复合材料薄膜的电磁屏蔽性能及机理［J］. 高分子材料科学与工程， 2019， 35（5）：51-56.
	WANG Xue-jiao， YANG Xiang-jing， WEN Bian-ying. Electromagnetic Shielding Properties and Mechanism of Polyvinyl Butyral/Nickel Plated Graphite Composite Films［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2019， 35 （5）： 51-56.
55	狄莹莹，石艳飞，任鹏刚. 石墨烯-羰基铁/氰酸酯复合材料的制备及电磁屏蔽性能［J］. 高分子材料科学与工程， 2019， 35（6）：111-116.
	DI Ying-ying， SHI Yan-fei， REN peng-gang. Preparation and Electromagnetic Shielding Properties of Graphene Carbonyl Iron/Cyanate Ester Composites［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2019， 35（6）： 111-116.
56	蔡泽，张丰发，布和巴特尔，等. 三维结构铁氧体/碳复合材料制备及其电磁波吸收特性［J］. 化学工程师， 2020， 34（11）：18-21.
	CAI Ze， ZHANG Feng-fa， BUHE Bartel， et al. Preparation and Electromagnetic Wave Absorption Characteristics of Three-Dimensional Ferrite/Carbon Composites［J］. Chemical Engineer， 2020， 34（11）： 18-21.
57	SAINI P， ARORA M， GUPTA G， et al. High Permittivity Polyaniline-Barium Titanate Nanocomposites With Excellent Electromagnetic Interference Shielding Response［J］. Nanoscale， 2013， 5（10）： 4330-4336.
58	DEY C C， MALLICK A， MAHAPATRA A S， et al. Electromagnetic-Wave Shielding Promulgation of Cluster Like FZ@MWCNT Composite Incorporated in GO Matrices by Polarization Relaxation and Potential Degradation［J］. Materials Characterization， 2021， 172： 110884.
59	周子滢，段茹雪，刘宁娟，等. 碳纳米管涂层双罗纹织物的电磁屏蔽性能［J］. 现代纺织技术， 2021， 29（4）：43-50.
	ZHOU Zi-ying， DUAN Ru-xue， LIU ning-juan， et al. Electromagnetic Shielding Properties of Carbon Nanotube Coated Double Rib Fabric［J］. Modern Textile Technology， 2021， 29（4）： 43-50.
60	秦文峰，符佳伟，王新远，等. 多壁碳纳米管导电纸/碳纤维复合材料的制备及电磁屏蔽性能研究［J］. 化工新型材料， 2020， 48（9）：68-71.
	QIN Wen-feng， FU Jia-wei， WANG Xin-yuan， et al. Preparation and Electromagnetic Shielding Properties of Multi Wall Carbon Nanotube Conductive Paper/Carbon Fiber Composites［J］. New Chemical Materials， 2020， 48（9）： 68-71.
61	余正萍. 多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料电磁屏蔽性能研究［J］. 化工新型材料， 2020， 48（3）：55-59.
	YU Zheng-ping. Study on Electromagnetic Shielding Properties of Multi Walled Carbon Nanotubes/Polyvinyl Alcohol Composites［J］. New Chemical Materials， 2020， 48 （3）： 55-59.
62	李建，吴维翔，武红元，等. 隔离结构碳纳米管/聚丙烯电磁屏蔽复合材料［J］. 塑料， 2020， 49（5）：8-12.
	LI Jian， WU Wei-xiang， WU Hong-yuan， et al. Isolation Structure Carbon Nanotube/Polypropylene Electromagnetic Shielding Composite［J］. Plastics， 2020， 49 （5）： 8-12.
63	刘伟，王东红，贾琨，等. 石墨烯/碳纳米管/纤维素纸复合材料的制备及电磁屏蔽性能研究［J］. 化工新型材料， 2020， 48（1）：80-84.
	LIU Wei， WANG Dong-hong， JIA Kun， et al. Preparation and Electromagnetic Shielding Properties of Graphene/Carbon Nanotube/Cellulose Paper Composites［J］. New Chemical Materials， 2020， 48 （1）： 80-84.
64	PHAN C H， MARIATTI M， KOH Y H.Electromagnetic Interference Shielding Performance of Epoxy Composites Filled With Multiwalled Carbon Nanotubes/Manganese Zinc Ferrite Hybrid Fillers［J］.Journal of Magnetism and Magnetic Materials， 2016， 401： 472-478.
65	刘琳，张东. 电磁屏蔽材料的研究进展［J］. 功能材料，2015，46（3）：3016-3022.
	LIU Lin， ZHANG Dong. Research Progress of Electromagnetic Shielding Materials［J］. Functional Materials， 2015，46 （3）： 3016-3022.
66	张坤. 军用电磁屏蔽方舱电磁屏蔽效能测试研究［D］. 西安：西安电子科技大学，2011.
	ZHANG Kun. Research on Electromagnetic Shielding Effectiveness Test of Military Electromagnetic Shielding Shelter［D］. Xi'an：Xidian University， 2011.
67	张建成. 实装屏蔽方舱屏蔽效能测试方法研究［D］.西安：西安电子科技大学，2021.
	ZHANG Jian-cheng. Research on the Test Method of Shielding Effectiveness of Real Shielding Shelter［D］. Xi’an： Xidian University， 2021.
68	赵磊.GJB 6785-2009对军用电子设备方舱屏蔽效能测试的要求［J］.安全与电磁兼容，2009（6）：26-29，52.
	ZHAO Lei. GJB 6785-2009 Requirements for Shielding Effectiveness Test of Military Electronic Equipment Shelter［J］. Safety & EMC， 2009（6）：26-29，52.
69	蒋全兴，周忠元，景莘慧，等. 电磁防护材料性能的评价方法［J］. 安全与电磁兼容， 2011（3）： 9-13.
	JIANG Quan-xing， ZHOU Zhong-yuan， JING Xin-hui， et al. Evaluation Method of Electromagnetic Protective Materials［J］. Safety and Electromagnetic Compatibi-lity， 2011（3）： 9-13.

屏蔽等级	频率范围	屏蔽效能/dB
Ⅰ	0.09 MHz~18 GHz	60
Ⅱ	0.10 MHz~10 GHz	60
Ⅲ	0.10 MHz~10 GHz	40

屏蔽等级	频率范围	屏蔽效能/dB
Ⅰ	0.09 MHz~18 GHz	60
Ⅱ	0.10 MHz~10 GHz	60
Ⅲ	0.10 MHz~10 GHz	40

材料	相对铜的电导率σ_r（Cu=5.8×10⁷Ω·m）	f=0.15 MHz时的相对磁导率μ_r	f=0.15 MHz时的吸收损耗/（dB·m^-1）
银	1.05	1	52
铜	1.00	1	51
金	0.70	1	42
铝	0.61	1	40
锌	0.29	1	28
镉	0.23	1	24
镍	0.20	1	23
铁	0.17	1 000	650
坡莫合金	0.03	80 000	2 500
不锈钢	0.02	1 000	220

材料	相对铜的电导率σ_r（Cu=5.8×10⁷Ω·m）	f=0.15 MHz时的相对磁导率μ_r	f=0.15 MHz时的吸收损耗/（dB·m^-1）
银	1.05	1	52
铜	1.00	1	51
金	0.70	1	42
铝	0.61	1	40
锌	0.29	1	28
镉	0.23	1	24
镍	0.20	1	23
铁	0.17	1 000	650
坡莫合金	0.03	80 000	2 500
不锈钢	0.02	1 000	220