如今，电子设备贯穿了我们日常生活的方方面面，同时也给不少人带来了电磁辐射的忧虑，尽管大部分场景下，日常民用设备（电脑、手机、路由器、高铁等）的辐射几乎不会对我们带来伤害，但在一些特殊环境下（如医院诊疗、某些工厂的生产作业、军事装备的看守维护、大型设施的检修），电磁辐射仍会给特定人员构成健康威胁。对此，相关人员必须穿着电磁屏蔽服以确保健康与正常作业，服装用电磁屏蔽涂层也因此受到了涂料研发领域的关注。

 

1. 电磁屏蔽涂层的基本原理

电磁屏蔽 (electromagnetic shielding) 主要通过电损耗和磁损耗这两种方式消耗电磁波，以达到屏蔽效果。由于铁、钴、镍这3种金属属于铁磁性材料，因此以铁、钴、镍为核心的传统电磁屏蔽材料可以对电磁辐射产生电损耗和磁损耗，是电磁屏蔽涂层的有效成分。其具体原理基本遵循Schekunoff电磁屏蔽理论，屏蔽效能分为电磁波在材料表面的反射 (SER)、电磁波在材料内部的吸收 (SEA)、电磁波在材料内部多重反射的损耗 (SEM) 这三个方面。

 

Schekunoff电磁屏蔽理论

 

2. 电磁屏蔽涂层的原料

金属基材料是最早使用的电磁屏蔽材料之一，除了前文所说的铁、钴、镍，常见的还有以银、铜、铝、不锈钢等为原料的。这其中，铁、钴、镍能对辐射产生电损耗和磁损耗，银、铜、铝等则因导电性能优异，因此以电损耗作为屏蔽的主要手段。随着材料科学的不断进步，金属基材料在粒径、相容性、分散性、屏蔽效能、轻量化等方向上不断进步，在屏蔽涂料中的应用也越发成熟。

 

很多碳基材料也具有优良的电磁屏蔽性能，因此也被研究应用于电磁屏蔽涂层中。常见的碳基电磁屏蔽材料有聚苯胺、聚吡咯、石墨烯等，这些碳基大分子都具有碳碳双键、碳碳三键或类似苯环的结构，该结构使得材料中含有大量的自由电子，从而容易对辐射产生电损耗，可有效地屏蔽电磁波。相较于金属基材料，碳基材料更加轻薄、柔软，能与服装质地更有效地融合。例如石墨烯通常仅需一层就能达到良好的屏蔽效果，聚吡咯制得的电磁屏蔽涂层则令屏蔽服具有排汗性好、穿着舒适的特点。

 

此外，还有由几个原子层厚度的过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成的二维新材料 (MXenes) 也被用于研制新型电磁屏蔽涂层。Mxenes材料有着过渡金属的金属导电性，同时厚度很小，故有着极大的比表面积，极其适合作为电磁屏蔽原料。用MXenes替代金属基，能在不改变电磁屏蔽性能的前提下，改变涂层的物理和化学性质，使屏蔽服更加柔韧轻薄。

 

3. 将电磁屏蔽涂层涂覆于服装上的方法

将屏蔽涂层有效涂覆在服装上，才可形成穿着屏蔽效果，其涂覆方法包括直接涂覆法、化学涂覆法和填料涂覆法。

 

直接涂覆法是最简单的涂覆方法，常见的直接涂覆法有喷涂法、浸渍法、磁控溅射法。喷涂法是指采用喷枪喷涂的方法将电磁屏蔽原料喷涂在面料表面的方法。浸渍法是指采用将面料浸渍在电磁屏蔽原料的方法。磁控溅射法是指采用磁控溅射技术将电磁屏蔽原料涂覆在织物表面的方法。直接涂覆法操作简单、成本低廉，但应用范围较窄。

 

有些电磁屏蔽材料无法直接涂覆在面料表面，或者涂覆在面料表面后无法取得良好的电磁屏蔽效果，因此常常采用化学反应对材料进行改性，使其能更好地贴合面料。常见的化学涂覆法有氧化还原法、化学镀法等。氧化还原法是指采用氧化还原反应，使电磁屏蔽材料贴合在面料表面的方法；还原氧化石墨烯就是典型的氧化还原法，能将石墨烯屏蔽涂层涂覆于织物上。化学镀法是指通过将金属溶液的离子，在面料表面还原成金属，使之形成一层金属涂层的方法，常见的镀银、镀铜就是典型的化学镀法。化学镀法是目前最广泛使用的方法之一，具有涂覆效果好、电磁屏蔽效果良好等优点、但操作较为复杂。

 

仍有些屏蔽涂料无法通过前两种方法进行有效涂覆，则可以采用填料涂覆法。常见的填料涂覆法有机械填料涂覆法、原位聚合涂覆法等。机械填料涂覆法是将电磁屏蔽原料作为填料与基体进行机械混合，这种简单的机械填料复合法往往会因为填料颗粒过大以及混合不均匀等因素，无法进一步提升涂层电磁屏蔽效率，因此常常采用原位聚合涂覆法。原位聚合涂覆法是指将电磁屏蔽材料分散成纳米尺寸，然后用引发剂引发聚合，使电磁屏蔽材料均匀地填充在基体中，然后进行涂覆的方法。填料涂覆法增大了电磁屏蔽涂层服装面料的涂层原料选择范围，使更多的电磁屏蔽材料可以应用在电磁屏蔽涂层服装面料上。同时填料涂覆法存在对电磁屏蔽原料要求高、机械设备要求高等限制条件，使得这种方法具有操作难度大、成本高等缺点。

 

4. 服装用电磁屏蔽涂层的展望

服装用电磁屏蔽涂层，随着人们对电磁辐射的深入了解和对防护意识的提升而应运而生，同时也是纺织化学、涂层防护这两项传统行业的新兴融合产物。随着纳米纤维、功能性复合材料、二维新材料等创新型科学技术的发展，电磁屏蔽服也正实现着从传统到高效、科技感、轻量化的更新换代。未来随着原料和涂覆方法的不断进步，服装用电磁屏蔽涂层将以提升屏蔽效能为主，并助力提高服装的穿着舒适性能，同时追求更绿色低碳的生产方式。

 

参考文献：余卓武. 电磁屏蔽涂层服装面料研究进展[J/OL]. 纺织科技进展, 1-11[2025-05-14]. 

 

 

来源：Internet

关键词： 服装 电磁屏蔽涂层