在當前信息技術狂飆突進的時代，5G基站、智能穿戴、新能源汽車及物聯網設備的爆發式增長，在帶來空前便利與發展機遇的同時，也帶來了空前的電磁環境污染與干擾挑戰。更為嚴重的是，電磁信息的泄露還會成為威脅通信安全、數據隱私乃至國家戰略信息安全的重要隱患。在此背景下，電磁屏蔽技術的戰略價值日益凸顯，已然成為電子產業的剛需。

作為電磁屏蔽材料中的重要成員，羰基鐵粉憑借其中等導電性、高飽和磁化強度、較高的居里溫度以及易于大規模工業化生產的特性，在眾多場景中獲得了廣泛應用。然而，隨著現代高頻通信、高速電子設備以及先進雷達系統對屏蔽材料性能要求的急劇攀升，羰基鐵粉在高頻頻段（特別是7-10 GHz以上）磁損耗效率衰減的性能短板愈發顯現，嚴重制約了其在尖端電子裝備和下一代通信系統中的深度應用，因此對其改性提升高頻吸波性能，已成為突破應用瓶頸的必由之路。

來源：網絡

電磁屏蔽機理

當電磁波從輻射源傳輸到屏蔽材料表面時，主要會發生三種情況：一部分由于材料表面阻抗與空氣阻抗不匹配，而使得電磁波在界面處反射；另一部分電磁波進入材料內部并被吸收或在材料內部發生反射或多次反射，最后剩余的電磁波透過材料繼續傳播。通常，阻抗匹配通常由材料的介電常數來決定，而吸收衰減性（吸波性能）則取決于磁導率。而羰基鐵粉作為一種常見的磁性金屬粉末，主要是發揮顯著的磁損耗能力來實現電磁屏蔽效應的。

電磁屏蔽機理

羰基鐵粉如何提升高頻吸波效果？

羰基鐵粉作為一種電磁吸收材料，在高頻段（特別是7-10 GHz以上）吸波效能不佳的原因在于趨膚效應引發的磁損耗下降。在高頻交變磁場作用下，導電的磁性顆粒內部會感應出環形渦流。該渦流產生的反向磁場會阻礙原磁場向顆粒內部的有效穿透。電磁波能有效進入導體的深度（即趨膚深度）隨頻率升高而減小，顆粒表層而難以進入內部，導致材料趨向于反射而非吸收電磁波。

不同電磁波頻率下的趨膚效應（左為低頻，右為高頻）

來源：射頻通信鏈

目前為了解決羰基鐵粉在高頻段電磁吸收性能的短板主要通過形貌改性、表面涂覆改性、共混改性三種方式來實現：

1、形貌改性

從上述趨膚效應的原理可以看出，當趨膚深度小于材料的顆粒尺寸，電磁波只能作用于材料表面，無法進入內部，使材料成為反射體，不有利于材料對電磁波的吸收。

然而目前由于受工業技術限制，大部分所使用的羰基鐵粉多是粒徑為1~10μm球形粉體，而其趨膚深度僅有1~2μm。因此，為了獲得更好的高頻吸波特性，可以對羰基鐵粉進行“扁平化”處理：即采用機械研磨或等離子球磨等外加能量場等更為先進的研磨技術，將羰基鐵粉的形態由球形研磨為片狀，使其片狀厚度在0.1~2μm范圍內。當電磁波的磁場分量平行于顆粒平面時，這種片狀粒子的小厚度及高縱橫比特性既能減少趨膚效應，又展現出超高的面內磁導率，從而顯著提升電磁吸收性能。不過，需要注意的是，由于研磨過程中羰基鐵粉會面臨顆粒氧化的問題，需要利用CO₂鈍化片狀羰基鐵粉來提高其抗氧化性能。

等離子球磨的片狀羰基鐵粉（來源：華欣材創）

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2、表面涂覆改性

在顆粒上涂覆薄而均勻的特定涂層，可促進熱、化 學、機械、電以及磁性能的改善。為了提升提高羰基鐵粉填充復合材料的電磁吸收性能，常采用金屬（Co、Ni、Ag）和電介質（SiO2 、SnO2 、ZnO、石墨）等作為涂層材料涂覆于羰基鐵粉表形成核殼結構。其中金屬材料主要是通過改進介電損耗和磁損耗來提高電磁吸收性能，而電介質材料則由于自身的絕緣/半導電特性微調表面介電常數，從而通過改善阻抗匹配來提升電磁吸收性能。

未改性（a）和利用SiO2包覆改性的羰基鐵粉（b）的SEM圖及電磁吸收性能   （來源：參考文獻1）

3、共混改性

為了滿足當今電磁吸收材料吸收強、頻帶寬、厚度薄和質量輕的新需求，可將羰基鐵粉與其他具有高介電損耗的材料均勻混合制成復合材料，或者采用匹配層與吸收層多層涂層疊加的形式，實現介電損 耗和磁損耗的互補，有效拓寬吸波頻段。目前共混常用的介電材料有石墨（GR）、炭黑（CB）、碳纖維 （CF）、碳納米管（CNT）、石墨烯、ZnO、MnO2 、鋇鐵氧體等。

小結

在電磁屏蔽材料領域，羰基鐵粉憑借其易于大規模工業化生產的特性，為應對電磁污染挑戰提供了經濟高效的基礎支持。但面對高頻段吸波效率衰減的短板，仍需通過形貌改造、表面涂覆以及共混等方式進行改性，以促進更安全、高效的通信技術發展。

參考文獻：

王才良,程明,羅振濤,等.羰基鐵粉基電磁屏蔽材料的研究現狀與進展[J].航空科學技術.

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