计算机信息防泄复合薄膜屏蔽材料设计—I.理论部分

本文在计算机信息防泄复合薄膜屏蔽材料研究中，引入材料设计的思想，运用传输线的理论模型，借助于计算机，对不同材料进行多层屏蔽设计。计算结果表明，非磁性导体间的多层复合，屏蔽效果随分层数的增回而趋于一极大值，但变化值很小；磁性导体的多层复合，屏蔽效果与分层数存在着最佳的匹配关系，并随频率，膜厚，成分变化而变化，金属与铁氧体的复合，仅当屏蔽衰减较大时（膜较厚）铁氧体对屏蔽才起明显作用，分层才有意义。     

多层碳纤维毡复合材料的电磁屏蔽性能研究

通过对多层碳纤维毡(CFF)/环氧树脂(EP)复合材料的厚度、碳毡含量以及碳黑填充的设计，制备了多种多层结构碳纤维毡复合材料，研究了多层碳纤维毡复合材料的屏蔽性能。结果表明：随着厚度的增加，多层结构复合材料的屏蔽效能呈增高趋势；随碳毡含量的升高，多层结构复合材料的单位厚度屏蔽效能逐渐增高；碳黑(CB)的添加能进一步提升材料的屏蔽效能，碳黑填充位置的不同对多层结构复合材料的屏蔽效能影响较大；在4.00 GHz时，CFF-CB-GFF结构的屏蔽效能可达到约71 dB,可作为优良的结构功能一体化屏蔽材料。     

三明治型电磁屏蔽材料的制备与性能

根据Schelkunoff的多层电磁屏蔽理论，分析了双层和3层屏蔽材料的综合屏蔽特征，提出了一种简单有效的三明治型夹层结构材料设计方案，制备出金属箔、涂料两种三明治型层状电磁屏蔽材料，通过理论计算、样品的综合屏蔽性能测试和SEM微观组织观察，讨论了三明治型材料设计方案的正确性与材料的性能。结果表明，三明治型电磁屏蔽材料的屏蔽效能增量（△SE）随电磁波频率的增加而增大，可以实现结构优化；金属箔三明治型电磁屏蔽材料的屏蔽效能增量与理论计算结果相符合；涂料三明治型电磁屏蔽材料的SE值比普通型高，当入射电磁波的频率为1GHz时，三明治型比普通型高18dB。     

合成纤维复合夹层屏蔽结构改性及其电磁特性研究

提出具有复合介质夹层屏蔽结构模型的设想,利用铜箔-聚四氟乙烯为原材料,设计了单层屏蔽结构与复合夹层屏蔽结构的对比实验,测试了复合夹层屏蔽结构的电磁屏蔽效能增量,并用Ватолцн多层电磁屏蔽理论公式进行了验证。具有复合夹层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能明显优于单层屏蔽结构材料的电磁屏蔽效能。继而以涤纶无纺布、锦纶合成纤维为研究对象,采用电化学改性的方法,制备了具有复合夹层屏蔽结构的柔性电磁屏蔽材料。结果表明,通过对研究对象的选择和优化电化学改性的工艺,可以制备出1 MHz~1000 MHz入射电磁波频段范围内,满足不同要求的合成纤维复合夹层屏蔽结构改性材料,其SE值最高可达98 dB。     

工作气压对TaN/VN纳米多层膜结构与机械性能的影响

本研究选择钽和钒的氮化物作为个体层材料，利用超高真空射频磁控溅射系统制备TaN、VN及一系列的TaN／VN多层薄膜。通过XRD，纳米力学测试系统分析了该体系合成中工作气压对多层膜结构与机械性能的影响。结果表明：多层膜的纳米硬度值都高于两种个体材料混合相的硬度值；当工作气压为0．2Pa时，结晶出现多元化，多层膜体系的硬度、弹性模量、应力均达到最佳效果，最大硬度达到31GPa。多层膜的机械性能改善明显与工作气压的变化有直接的联系。证明了通过选择合适的工作气压条件，合成具有高硬度的纳米多层膜是可以实现的。     

TiN／AIN纳米多层膜的调制周期及力学性能研究

采用一种新型的离子束辅助非平衡反应磁控溅射设备制备了TiN／AlN纳米多层复合膜。采用XRD衍射、TEM、显微硬度计和干涉显微镜对TiN／AlN纳米多层膜的微结构和力学性能进行了表征。结果表明：TiN／AlN多层膜有良好的周期；调制结构影响薄膜的择优取向，薄膜整体表现出硬度增强的效果，硬度随调制周期的变化而变化并在调制周期为7、5nm时达到最大值。     

基于超导磁场环境真空测量电离规磁屏蔽结构仿真研究

聚变装置超导磁场环境下真空测量电离规因灯丝变形、带电粒子轨迹变化等物理机制导致真空测量精度不高,不能满足工程精确测量的需求。基于磁屏蔽的理论,构建了半封闭式和开放式的两种多层磁屏蔽结构模型,利用Maxwell有限元软件,仿真研究了结构材料层不同厚度和不同磁场方向等条件下磁屏蔽效能的变化规律。结果表明,屏蔽效能随铁层材料径向厚度的增加而增大,铁层材料端部厚度对其影响较小;超导材料层厚度对屏蔽效能影响较小;磁场方向角在0°~90°范围内,屏蔽效能先减后增,并在90°(屏蔽结构轴向与磁场方向平行)时达到最大值。为电离规在复杂磁场应用条件下的屏蔽结构工程设计提供了依据。     

短切碳纤维与铁氧体在低频电磁屏蔽混凝土中的实验研究

介绍了掺短切碳纤维和铁氧体粉末的电磁屏蔽混凝土的制备，测试了样品的电磁屏蔽性能，并比较了3与6mm短切碳纤维及其与铁氧体的复合结构在吸波混凝土中的屏蔽效能，分析、总结了实验样品中反映出来的规律，为设计高性能电磁屏蔽混凝土提供了依据。     

TbDyFe-FeNi多层膜/光纤磁传感器特性研究

以TbDyFe-FeNi多层膜/光纤复合结构为研究对象,采用ANSYS软件对多层膜厚度及外加磁场对光纤中传输光波的磁致相位位移大小的影响规律进行了研究.ANSYS计算结果发现,磁致相位位移大小随着薄膜厚度增加而增大;由于TbDyFe-FeNi多层膜的磁致伸缩性能,磁致相位位移值随磁场强度变化关系出现良好的线性关系.搭建M-Z干涉仪,实验论证TbDyFe-FeNi多层膜/光纤复合结构的磁探测性能,进一步证实了ANSYS模拟计算结果.     

离子束溅射制备Co/Pt多层膜的结构和磁性

采用离子束溅射技术制备了Co／Pt多层膜，并研究了多层膜的结构和磁性随Co层厚度（tCo）或Pt层厚度（tPt）的变化关系。结果表明Co层呈现出hcp结构的（002）织构，Pt层表现出fcc结构的（111）织构。当Co层和Pt层都比较薄时，界面有Co-Pt的化合物形成。当tPt=2．4nm而tCo在0．6～2．4nm变化时，样品的磁矫顽力（Hc）随tCo增加而下降，饱和磁化强度（Ms）随tCo增加而增加。当tCo=1．2nm而tPt在1．2～4．8nm变化时，Hc呈现先升后降的变化，Ms随tPt增大而减小。样品的Hc还受调制周期（D）和周期数ny的影响，通过对Co层和Pt层的厚度比、调制周期、周期数的设计，可以获得较大的磁矫顽力。     

低反射高吸收梯度电磁波屏蔽复合材料研究

为了减少反射回空间的电磁波对电磁环境造成的二次污染,本文提出了双梯度电磁屏蔽材料SFGM(shieldingfunc tionallygradientmaterials)设计的构想,来实现对频率<1GHz的电磁波的低反射高吸收。制备的镍/镍锌铁氧体/环氧树脂梯度电磁屏蔽材料,其结果表明:在频率<1GHz时,双梯度材料对电磁波的反射损耗比非梯度材料平均降低了6～8dB;而吸收损耗平均提高了6～14dB。在中心吸收层的衰减常数不变时,对电磁波的吸收损耗随吸收层厚度增加而增加。     

膜厚控制过程中反射颜色变化的计算机模拟

运用递推矩阵法计算了光学多层膜的可见光透射率,描绘出可见光频谱的透射率曲线.确定了透射率曲线与CIE标准色度学系统三刺激值的转化关系,进而通过标准三刺激值与计算机RGB三刺激值的对应转化,在计算机上直观模拟出了膜层的颜色随厚度变化的关系.软件的以上功能通过VC编程实现,设定膜层数和厚度等参数之后,可以对膜的颜色随厚度变化的关系进行全程模拟,并在色度图上标注出对应位置.对实际生产中的膜厚控制具有一定的指导意义和参考价值.     

谈纳米防伪技术的原理及应用研究（三）

(接上期)(四)纳米结构材料防伪技术1.新型纳米复合变色防伪膜变色薄膜是将高新技术纳米材料与金属膜复合,形成以A LSiO2/Cr为主体的多层薄膜,由于多层光学薄膜的干涉效应,薄膜反射光颜色会随角度的变化而变化,从而达到防伪的目的。另外,该膜层经粉碎后可形成变色颜料(OprycallyVariablePigment),将这种变色颜料按一定的比例掺入普通印刷用油墨中可应用于普通的印刷工艺,达到良好的防伪效果。为提高变色油墨的生产效率、降低生产成本,同济大学针对制约变色油墨生产中的溅射速率低的问题,经过近两年的努力,研制出新型纳米复合变色防伪材料…     

电磁波屏蔽材料梯度功能设计（Ⅰ）——基本原理及材料可行性初探

为了达到低反射、高吸收的屏蔽效果,提出了“双阻抗匹配层＋双阻抗过渡区＋高吸收区”的电磁波梯度功能设计模型,详细阐述了设计思路和理论依据,以Ｎｉ／铁氧体复合材料为例,地屏蔽材料梯度功能设计的材料可行性进行了初探。结果表明,现有的导电屏蔽材料和阻抗匹配材料通过成份调整,能满足屏蔽材料梯度功能设计的要求。     

纳米防伪技术及其应用研究(二)

(接上期) (四)纳米结构材料防伪技术 1.新型纳米复合变色防伪膜变色薄膜是将高新技术纳米材料与金属膜复合,形成以AlSiO2/Cr为主体的多层薄膜,由于多层光学薄膜的干涉效应,薄膜反射光颜色会随角度的变化而变化,从而达到防伪的目的.另外,该膜层经粉碎后可形成变色颜料(Oprycally Variable Pigment),将这种变色颜料按一定的比例掺入普通印刷用油墨中可应用于普通的印刷工艺,达到良好的防伪效果.     

SmCo_5/Co纳米复合多层膜的成核场

由于交换耦合纳米复合多层膜体系同时拥有硬磁相的高矫顽力和软磁相的高剩磁的优点,因此引起了业界的广泛关注。该文运用微磁学方法,并采用计算机进行模拟,系统地研究了交换耦合SmCo_5/Co多层膜体系退磁中的磁化反转过程,得到了纳米复合多层膜体系的成核场。研究发现交换耦合SmCo_5/Co多层膜体系成核场H_N随硬磁相厚度L~h和软磁相厚度L~s变化而变化的规律,成核场随软磁相厚度的增大而减小,随硬磁相厚度的增大而增大;当软、硬磁相厚度同时增大时,成核场受到的影响会变小;当硬磁相厚度L~h5nm时,软磁相对成核场起主导作用而硬磁相对成核场的影响可以忽略不计。     

塑料表面溅射电磁屏蔽膜的研究

电磁干扰(EMI)日益严重,在产品表面镀覆电磁屏蔽膜成为抗EMI主要措施之一.本文采用磁控溅射技术在聚酯塑料(PET)上制备出附着力大于5 MPa、2 GHz～4 GHz频率范围内屏蔽效能大于60 dB的复合结构的电磁屏蔽膜,并研究了导电膜、导磁膜及其复合膜层的电磁屏蔽特性.有关数据表明:镀覆500 nm Cu+300 nm 1Cr18Ni9Ti的复合屏蔽膜可以获得屏蔽效果、成膜速率和结合力的综合好效果.溅射功率、膜层厚度对电磁屏蔽特性和结合力有一定影响.     

电磁屏蔽层设计及其磁控溅射制备的研究

通过传输线模型推导出多层无限大平板的屏蔽效能的计算公式,并根据公式设计了双层屏蔽层,通过多靶直流溅射制备了多种金属屏蔽膜.研究结果表明衰减损耗是各层屏蔽效果线性相加的结果,反射损耗与各层相对位置关系无关,层数多或各屏蔽层的反射越大,则屏蔽效果越好.采用Cu/1Cr18Ni9Ti的金属屏蔽层结构,可获得良好的屏蔽效能及耐候性,单纯用表面阻抗来评估多层金属膜的电磁屏蔽效果并不合适.     

脉冲强磁体导体材料研究

在脉冲强磁体设计中,磁应力是我们面临的最大挑战,当磁场强度达到100T时,磁体绕组中的磁应力高达4GPa,这是目前任何实用导体材料都无法承受的,因此,脉冲强磁体的发展在很大程度上取决于磁应力的解决情况.文章从提高导体材料机械强度的角度出发,介绍了目前各种导体材料的加工过程和技术参数,包括铜、铜宏复合导体材料、铜微复合导体材料、多层绞线复合导体材料等.     

大功率半导体激光器腔面镀膜的理论研究

从平面波假设出发推导了多层薄膜的特性矩阵，得到了膜系的反射率计算公式。研究了腔面反射率对大功率半导体激光器的外量子效率、阈值增益和输出功率比的影响，并给出了整个膜系反射率随膜层的光学厚度、折射率差及其层数的变化趋势。该模型对半导体激光器的腔面膜层设计具有实际的指导意义。