data-full-width-responsive="true"> [摘 要]纳米导电和电磁屏蔽涂料特性表征方法为测定导电填料类型，包括金属系类型、碳系类型、金属氧化物类型以及复合物类型等；评价方法为测定漆膜的表面电阻、表面电阻率、体积电阻和体积电阻率或电磁屏蔽效能。文章对纳米涂料导电和电磁屏蔽特性的表征和评价方法进行探讨。纳米技术是当今新兴的科学，也是科学研究与发展的重点之一。纳米导电涂料是一种在涂料中掺入导电颗粒，一般为纳米级或微米级金属粉末，并能喷涂于塑料和玻璃等非金属材料上，使之具有传导电流和排除积累静电荷能力的功能性涂料。纳米电磁屏蔽涂料是涂于非导电体底材上，使之具有对电磁波进行屏蔽的功能性导电涂料。对目前已有的纳米导电和电磁屏蔽涂料特性表征和评价方法进行综述。1 纳米导电和电磁屏蔽涂料的导电填料类型表征方法11 导电填料类型导电填料是导电涂料和电磁屏蔽涂料的主要组成部分，常用的导电填料为纳米级或微米级金属粉末，包括金属系填料、碳系填料、金属氧化物填料以及复合填料等[1-4]。李洪武等将导电填料归纳为如下三种类型[5]。单一导电填料有银、铜、金、铝、镍等粉末。镀覆导电填料为在石墨上镀银或镀铜，或在玻璃球上镀银或镀铜，或通过化学方法把银沉积在铜粉表面后，再经过滤和干燥制得镀银铜粉。复合导电填料为通过在单一导电填料的基础上添加其
它导电填料而形成。司琼等从价格方面论述导电填料种类[6]。
她认为现有的电磁屏蔽涂料以导电涂料为主，导电涂料中加入的导电性填料一般是金、银、铜、镍等金属粉末和炭黑、石墨等非金属粉末。金粉的导电性最高，化学稳定性好，但价格昂贵，以致使用受到限制。银粉的导电性也很优良，价格较金粉为低。铜、镍的性能与银相近，价格比银低得多，但易氧化，导电性不稳定。炭黑、石墨粉末作为导电填料，其分散性好，价格低廉，但导电性较差，是较为理想的电磁屏蔽涂料用材料。黄俊宇等从导电性能差异方面论述导电填料使用方法[7]。
他通过比较导电涂料常用的树脂、导电填料、溶剂以及助剂的种类对导电涂料的生产、施工和性能的影响，认为导电性能（电阻值高低）和导电填料的电阻值有关，也和它们在漆膜中的浓度有关。作为导电涂料的填料是否能提供良好的导电性能是配方设计的关键。导电填料的种类很多，包括银粉、银包铜粉、镍粉、铜粉、钼粉等金属粉末。品种的选择是决定漆膜导电性能的关键环节，不同级别的原材料本身的导电性能会直接影响漆膜电阻的大小，导电性能大小排列顺序依次为金、银、银包铜、镍和铜。即使同是银包铜系列品种，由于它们含银量的不同也会造成导电性能的差异，随着含银量的下降，导电性会逐渐下降。陈正涛等介绍了碳纳米管材料的应用[8]。他论述了碳纳米管的纯度、分散性、偶联处理效果等特性，以及碳纳米管作为导电填料用于电磁屏蔽涂料配方中的发展趋势。由于纳米材料的体积效应和表面效应，以及碳纳米管具有特殊的物理、化学特性，特别是电学、磁学等特性，使得碳纳米管在电磁屏蔽涂料中得到广泛而深入的研究和应用。因此，碳纳米管的应用是研制电磁屏蔽涂料的发展趋势之一。毛蕾蕾综述了碳纳米管涂料的最新研究进展，介绍了碳纳米管在复合材料、导电、电磁屏蔽、吸波、吸热、抗菌等特殊涂料中的应用[9]。傅敏等探讨了纳米掺锑二氧化锡(ATO)作为导电填料的可行性[10]。他在聚氨酯弹性抗静电涂料中使用纳米ATO导电粉平均粒径为20～50 nm。高桂兰等将纳米ATO粉体分散于溶剂中制备成了纳米ATO导电涂料[11]。12 化学成分表征方法金属系导电填料的成分定性和定量分析方法为原子发射光谱法、原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AAS)；金属氧化物填料定性分析方法为X射线衍射法(XRD)，定量分析方法为上述的光谱法；碳系填料定性分析方法为观察涂料外观是否为黑色，定量方法为溶剂萃取称重法；复合填料定性和定量分析方法则为上述各法的综合运用[12]。2 纳米导电涂料的电阻率表征和评价21 纳米导电涂料的电阻率表征方法纳米导电涂料特性表征方法为测定其表面电阻(率)和体积电阻(率)。按照GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》的定义，表面电阻(率)和体积电阻(率)有如下定义。表面电阻的测量结果取决于电极的材料和几何尺寸，而表面电阻率是材料的特性，是一个与所用电极的配置和方法无关的常数。(1)表面电阻：在一给定的通电时间之后，施加于材料表面上的标准电极之间的直流电压对于电极之间电流的比值，在电极上可能的极化现象忽略不计，计量单位为欧姆()。(2)表面电阻率：沿试样表面电流方向的直流电场强度与单位长度的表面传导电流之比，计量单位为欧姆()。表面电阻率计算公式为表面电阻乘以被保护电极有效周长与两电极间距离之商。(3)体积电阻：在一给定的通电时间之后(一般为电化1 min后)，施加于与一块材料的相对两个表面上相接触的两个引入电极之间的直流电压对于该两个电极之间电流的比值，在该两个电极上可能的极化现象忽略不计，计量单位为欧姆()。(4)体积电阻率：沿试样体积电流方向的直流电场强度与该处电流密度之比，计量单位为欧姆(m)。体积电阻率计算公式为体积电阻乘以被保护电极有效面积与试样平均厚度之商。目前应用于电阻率测定的国家和行业标准有多个。HG/T3331-1978《绝缘漆漆膜体积电阻系数和表面电阻系数测定法》适用于绝缘漆漆膜绝缘电阻的测定，即对漆膜加上一定的直流电压，用高阻计测定体积电阻Rv和表面电阻Rs，从而计算出漆膜的体积电阻率v和表面电阻率v以m表示，表示。GB/T 16906-1997《石油罐导静电涂料电阻率测定法》采用的是平行电极，试样基材采用体积电阻率大于1010 m的聚酯膜。GB/T 1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》适用于防静电地坪涂料，其要求的电极有用于平板材料的圆电极和管状材料的电极。GJB 2604-1996《军用电磁屏蔽涂料通用规范》473中规定表面电阻率在测定时采用的棒状电极与涂层接触面为1cm2，测量端面应施加2 kg/cm2的压力。不同的方法和仪器对表面电阻率测试结果有差异。采用符合GB/T 16906-1997标准的YXT-Ⅱ型石油罐导静电涂料电阻率测定仪和方法与采用符合GB/T 1410-2006标准的ZC36型高阻计和方法，测试所得表面电阻率的结果相差1个数量级以上，而且采用GB16906-1997中YXT-Ⅱ型石油罐导静电涂料电阻率测定仪只能测得表面电阻率[13]。文献中很多导电涂料的表面电阻(率)和体积电阻(率)的测定一般依据GJB 2604-1996《军用电磁屏蔽涂料通用规范》中473 表面电阻率方法进行测定[14-18]。22 纳米导电涂料的导电性能评价方法体积电阻率是导电材料的基本参数之一，表示其导电性能。当涂膜体积电阻率05 cm时，表示涂料具有导电性能；当体积电阻率006 cm时，表示涂料导电性能较好。表面电阻率参数用于厚度一定的薄膜材料表面导电性能表征和评价，指正方形两对边之间的阻值，只要面积远远大于薄膜厚度，则该阻值与正方形的大小无关，电阻值在1011或1012以下，可消除积累在涂膜表面的静电荷，具有防静电功能。3 纳米涂料的电磁屏蔽特性表征和评价31 纳米涂料的电磁屏蔽特性表征方法电磁屏蔽效能由屏蔽材料对电磁场强度削弱的程度决定，用SE 表示。SE 值用不存在屏蔽时空间防护区的场强(E1 或H1)与存在屏蔽时该区的场强(E2 或H2)的比值来度量，单位是分贝(dB)。公式定义为：SE=20l g(E1/E2)或SE=20l g(H1/H2)，式中E1、E2 为屏蔽前后的电场强度，H1、H2 为屏蔽前后的磁场强度。影响屏蔽效能SE 的因素很多，主要是电磁场的频率及材料的电磁参数。大多文献对纳米电磁屏蔽涂料的特性表征为测定电磁屏蔽效能，检验依据为SJ 20524-1995《材料屏蔽效能测量方法》和GJB 2604-1996《军用电磁屏蔽涂料通用规范》[15-17]。32 使用体积电阻率表征等效电磁屏蔽效能方法将涂料涂履在玻璃片，在自然环境中干燥48 h后，将涂层从玻璃片上取下，裁成规定尺寸[宽度(801 mm)，长度大于10 cm]，根据GB 30483-83以电桥法测定试样的体积电阻，根据试样的长宽高计算出试样的体积电阻率。试样的体积电阻率的计算式如下：v=RvS/L，式中v为试样的体积电阻率(m)；Rv为试样的体积电阻()；L为试样有效长度(m)；S为试样的横截面积(m2)[18]。根据试样的体积电阻率，计算出一定条件下试样的等效电磁屏蔽效能。当总的屏蔽效能达10dB以上时，屏蔽效能可以用下式表示：SE=50-10l g(f)+17 d(f/p)05，式中SE为电磁波屏蔽效能(dB)，d为试样的厚度(m)，为试样的体积电阻率(m)，f为电磁波频率(Hz)。因此，只要测出试样的体积电阻率之后，就可以根据电磁波的频率计算出一定厚度时试样的屏蔽效能。在试样厚度一定、电磁波频率一定条件下，试样的体积电阻率越低，其电磁波屏蔽效能就越高。33 纳米涂料的电磁屏蔽特性评价方法纳米涂料的电磁屏蔽特性评价方法为测定电磁屏蔽效能等级。GJB 2604-1996《军用电磁屏蔽涂料通用规范》规定涂膜的电磁屏蔽效能(30 MHz-15 GHz)表征方法，按纳米涂料屏蔽效能大小分为2 个等级，屏蔽效能A 档为60～80 dB，可认为有强屏蔽效果；B 档为35～60 dB，可认为有屏蔽效果。对于屏蔽效能也可以认为，0～10 dB基本无屏蔽作用；10～30 dB为中等屏蔽作用；60～90 dB屏蔽作用较好；90 dB以上屏蔽作用极好。目前应用的大多屏蔽涂料效能处于中等程度。一般情况下，涂层的导电性越好，或者说体积电阻率越小，屏蔽效能越好；涂覆的厚度增加，屏蔽效能也增大[19]。4 结语(1)钠米导电涂料和钠米电磁屏蔽涂料所用的导电填料成分可分为四个系列即金属系、碳系、金属氧化物系和复合系列等，定性和定量方法为原子发射光谱法和X 射线衍射法(XRD)等。(2)电阻率包括表面电阻率和体积电阻率。由表面电阻率可评价涂料的导电性能；由体积电阻率可理论计算涂膜的电磁屏蔽效能，根据屏蔽效能数值可评价涂膜的电磁屏蔽作用强弱。(3)电磁屏蔽涂料对不同频率电磁波的屏蔽效果评价方法为测定相应电磁屏蔽效能。屏蔽效能值越大，电磁屏蔽效果越好；若测定值为60～80 dB，则有强屏蔽效果；若测定值为35～60 dB，则有屏蔽效果。
