在当前信息技术狂飙突进的时代，5G基站、智能穿戴、新能源汽车及物联网设备的爆发式增长，在带来空前便利与发展机遇的同时，也带来了空前的电磁环境污染与干扰挑战。更为严重的是，电磁信息的泄露还会成为威胁通信安全、数据隐私乃至国家战略信息安全的重要隐患。在此背景下，电磁屏蔽技术的战略价值日益凸显，已然成为电子产业的刚需。

作为电磁屏蔽材料中的重要成员，羰基铁粉凭借其中等导电性、高饱和磁化强度、较高的居里温度以及易于大规模工业化生产的特性，在众多场景中获得了广泛应用。然而，随着现代高频通信、高速电子设备以及先进雷达系统对屏蔽材料性能要求的急剧攀升，羰基铁粉在高频频段（特别是7-10 GHz以上）磁损耗效率衰减的性能短板愈发显现，严重制约了其在尖端电子装备和下一代通信系统中的深度应用，因此对其改性提升高频吸波性能，已成为突破应用瓶颈的必由之路。

来源：网络

电磁屏蔽机理

当电磁波从辐射源传输到屏蔽材料表面时，主要会发生三种情况：一部分由于材料表面阻抗与空气阻抗不匹配，而使得电磁波在界面处反射；另一部分电磁波进入材料内部并被吸收或在材料内部发生反射或多次反射，最后剩余的电磁波透过材料继续传播。通常，阻抗匹配通常由材料的介电常数来决定，而吸收衰减性（吸波性能）则取决于磁导率。而羰基铁粉作为一种常见的磁性金属粉末，主要是发挥显著的磁损耗能力来实现电磁屏蔽效应的。

电磁屏蔽机理

羰基铁粉如何提升高频吸波效果？

羰基铁粉作为一种电磁吸收材料，在高频段（特别是7-10 GHz以上）吸波效能不佳的原因在于趋肤效应引发的磁损耗下降。在高频交变磁场作用下，导电的磁性颗粒内部会感应出环形涡流。该涡流产生的反向磁场会阻碍原磁场向颗粒内部的有效穿透。电磁波能有效进入导体的深度（即趋肤深度）随频率升高而减小，颗粒表层而难以进入内部，导致材料趋向于反射而非吸收电磁波。

不同电磁波频率下的趋肤效应（左为低频，右为高频）

来源：射频通信链

目前为了解决羰基铁粉在高频段电磁吸收性能的短板主要通过形貌改性、表面涂覆改性、共混改性三种方式来实现：

1、形貌改性

从上述趋肤效应的原理可以看出，当趋肤深度小于材料的颗粒尺寸，电磁波只能作用于材料表面，无法进入内部，使材料成为反射体，不有利于材料对电磁波的吸收。

然而目前由于受工业技术限制，大部分所使用的羰基铁粉多是粒径为1~10μm球形粉体，而其趋肤深度仅有1~2μm。因此，为了获得更好的高频吸波特性，可以对羰基铁粉进行“扁平化”处理：即采用机械研磨或等离子球磨等外加能量场等更为先进的研磨技术，将羰基铁粉的形态由球形研磨为片状，使其片状厚度在0.1~2μm范围内。当电磁波的磁场分量平行于颗粒平面时，这种片状粒子的小厚度及高纵横比特性既能减少趋肤效应，又展现出超高的面内磁导率，从而显著提升电磁吸收性能。不过，需要注意的是，由于研磨过程中羰基铁粉会面临颗粒氧化的问题，需要利用CO₂钝化片状羰基铁粉来提高其抗氧化性能。

等离子球磨的片状羰基铁粉（来源：华欣材创）

相关阅读：《万里行第4站：对话广东华欣材创，解码等离子球磨技术》

2、表面涂覆改性

在颗粒上涂覆薄而均匀的特定涂层，可促进热、化 学、机械、电以及磁性能的改善。为了提升提高羰基铁粉填充复合材料的电磁吸收性能，常采用金属（Co、Ni、Ag）和电介质（SiO2 、SnO2 、ZnO、石墨）等作为涂层材料涂覆于羰基铁粉表形成核壳结构。其中金属材料主要是通过改进介电损耗和磁损耗来提高电磁吸收性能，而电介质材料则由于自身的绝缘/半导电特性微调表面介电常数，从而通过改善阻抗匹配来提升电磁吸收性能。

未改性（a）和利用SiO2包覆改性的羰基铁粉（b）的SEM图及电磁吸收性能   （来源：参考文献1）

3、共混改性

为了满足当今电磁吸收材料吸收强、频带宽、厚度薄和质量轻的新需求，可将羰基铁粉与其他具有高介电损耗的材料均匀混合制成复合材料，或者采用匹配层与吸收层多层涂层叠加的形式，实现介电损 耗和磁损耗的互补，有效拓宽吸波频段。目前共混常用的介电材料有石墨（GR）、炭黑（CB）、碳纤维 （CF）、碳纳米管（CNT）、石墨烯、ZnO、MnO2 、钡铁氧体等。

小结

在电磁屏蔽材料领域，羰基铁粉凭借其易于大规模工业化生产的特性，为应对电磁污染挑战提供了经济高效的基础支持。但面对高频段吸波效率衰减的短板，仍需通过形貌改造、表面涂覆以及共混等方式进行改性，以促进更安全、高效的通信技术发展。

参考文献：

王才良,程明,罗振涛,等.羰基铁粉基电磁屏蔽材料的研究现状与进展[J].航空科学技术.

粉体圈Corange整理