本研究針對新型編織方式的碳纖維複合材料進行電磁屏蔽效率 之量測,根據不同織紋、孔隙大小及間隔距離等參數作一系列結果分 析及理論探討,希望能對未來的電子或光電產品,提供一個最佳的機 械及防電磁波干擾的保護,與最經濟的成本考量。最後依照等效電路 模型計算並模擬電磁屏蔽數值,且探討試片的均勻導電性與屏蔽效率 的關係。
(一)綜合實驗結果及理論分析,本研究提出以下幾點結論:
1. 單層平織與斜織的碳纖維布,在 300 KHz〜3.0 GHz 的電磁波 段之下,已達平均 50 dB 的穩定屏蔽效率;雙層碳纖維布之 組合,更達平均75 dB 的屏蔽效率。
2. 單一方向排列的碳纖維試片,屏蔽效率較低於以編織方式製 作的碳纖維布,但經由層數及層與層間碳纖維排列角度的變 化後,已可符合業界40 dB 的要求。
3. 在 1 GHz 以下的電磁波段,2mm x 2mm 孔隙的網狀結構碳纖 維布,其屏蔽效率可達40 dB,且材料成本降為平織及斜織試 片的一半,對低頻的電子產品已可提供良好的屏蔽保護。至 於4mm x 4mm 孔隙的碳纖維布,因為孔隙較大,所以對較高
4. 間隔排列的單一方向碳纖維試片,經層數及角度排列的變 化,也有接近 40 dB 的業界要求,且相較於單一方向、無間 隔排列試片,成本降低一半以上。
5. 複合材料導電網路結構的完整性,以及碳纖維排列方向與電 場震盪方向的平行量,係提高電磁屏蔽效率的重要因素之一。
(二)以編織方式製作的碳纖維電磁屏蔽複合材料具備下列優點:
1. 碳纖維連續性之優點,可提高複合材料的整體導電率。
2. 上下交錯排列的碳纖維構成一完整的二維導電網路,碳纖維 間彼此電性接觸良好,進而提升材料對電磁波的屏蔽效率。
3. 本研究中的碳纖維電磁屏蔽複合材料製作過程穩定,量測試 片的製備較簡單,其成型條件僅需要加高溫度使硬化劑固 化,不用經過複雜的混料、絞碎、烘乾及射出成型等過程,
可減少材料加工成本。
4. 碳纖維布具有導電性質與撓曲機械特性,不僅可以提供產品 有效的防電磁波干擾功能,更可加強對外界環境物理衝擊的 保護。
綜上所述,本研究使用的碳纖維電磁屏蔽複合材料能有效提高材 料的電磁屏蔽效率,對於應用在電子或光電產品構裝複合材料之製 備,實具有長遠的發展潛力。
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附錄一
第二步驟將第一個方程式中的未知數做帶換,
1 + 2 + 3 + 5 Î I1 (I1、I4、I6) (I1、I4) (I1、I6) Î I1、I4、I6 …a.
2 + 1 + 4 + 6 Î I2 (I2、I3、I5) (I2、I3) (I2、I5) Î I2、I3、I5 …b.
3 + a Î I3 ( I4 、 I6 ) I4 Î I3 、 I4 、 I6 … c . 4 + b Î I4 ( I3 、 I5 ) I3 Î I4 、 I3 、 I5 … d .
5 + a Î I5 ( I4 、 I6 ) I6 Î I5 、 I4 、 I6 … e . 6 + b Î I6 ( I3 、 I5 ) I5 Î I6 、 I3 、 I5 … f .
c + d Î I3 ( I3 、 I5 ) I6 Î I3 、 I5 、 I6 … g . e + f Î I5 ( I4 、 I3 ) I5 Î I5 、 I4 、 I3 … h . g + f Î I3 、 I5 ( I3 、 I5 ) Î I3 、 I5 … i . h + d Î I4 、 I3 ( I4 、 I3 ) Î I4 、 I3 … j . b + j Î I2 、 I3 ( I3 ) Î I2 、 I3 … k . l + j Î I1、 I3 … l . 知道I2與I3、I4的關係式,代入方程式 4,就可簡單的找出求得I2答案的路徑,
過程中免不了複雜的計算,細心與耐心即是求解這類題目之最佳途徑。
求得的I2為
(
V B)
I = g (式一)
N