JP2001267782A

JP2001267782A - 電磁波吸収遮蔽材料

Info

Publication number: JP2001267782A
Application number: JP2000077743A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Ono; 成樹尾野
Original assignee: Shimadzu Corp; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Current assignee: Shimadzu Corp; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2001-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】マイクロ波の電磁波吸収材として、安価で、
容易に製作でき、水よりも誘電率の大きい電磁波吸収遮
蔽材料を提供する。【解決手段】カーボンナノチューブを水に懸濁させて
誘電率を水に比べて大きくしたカーボンナノチューブ／
水混合物４を、導体２と導体３の間に充填して形成され
た電磁波シールド室内に、外部からの電磁波の影響を受
けないように被遮蔽物１がセットされる。カーボンナノ
チューブは、二酸化炭素とメタンを触媒を用いて反応さ
せ、二酸化炭素を固定化する時に製造することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波遮蔽材料に
係わり、特にマイクロ波の電磁波のシールド材等に適用
される電磁波吸収遮蔽材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】高密度化、多機能化したコンピュータに
用いられているＩＣ、ＬＳＩからは、広帯域のスペクト
ル分布のパルスによって、高周波の電磁波が外部に放射
されたり、伝導したりして周辺機器に影響を与えるＥＭ
Ｉ（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ）が問題になっている。電子機器の筐体に
は以前は板金が使われていたが、量産性、価格、デザイ
ンなどの面からプラスチック材料が多量に利用されるに
至り、電磁波障害が問題になっている。そのためシール
ド材でノイズ源を取り囲み、電磁波を外部へ放射させず
一定領域に閉じ込めたり、あるいは、外部のノイズ源か
ら放射される電磁波を侵入させないためにシールドが施
される。

【０００３】プラスチック材料のＥＭＩシールド方法に
は、プラスチックの表面に導電性の層を形成する方法
と、プラスチックの中に導電性のフィラーを混入し、導
電性プラスチックとする方法がある。前者では、成形品
の表面に導電体層として、導電性塗料、例えばニッケ
ル、銅、銀／銅、銀あるいはグラファイトなどを、アク
リル、アクリル‐ウレタン、ウレタン、などのバインダ
である樹脂と共に、表面に塗布あるいは吹付けて乾燥さ
せたり、あるいは、金属溶射、蒸着、スパッタリング、
めっき等により導電性の層を表面に作成したする。後者
では、形成品そのものに導電性を持たせるために、金属
製のリボン、フレーク（細片）、パウダあるいはメタラ
イズドガラス、カーボンブラック、カーボンファイバな
どの導電体をプラスチックに混合したものである。

【０００４】一方、マイクロ波領域の電波、すなわち、
通信、高周波加熱、レーダーなど、極超短波とも言われ
る波長約１ｍ以下の電波に対して、電波吸収材料とし
て、（１）抵抗体、（２）誘電性損材料、（３）磁性損
材料などが使われている。抵抗体とは、抵抗線や抵抗被
膜で、これに流れる高周波電流によって電波を吸収させ
るもので、導電性繊維による織物などで適切な抵抗値を
有するものがある。誘電性損材料には、カーボン、カー
ボン含有発泡ウレタン、黒鉛含有発泡スチロール等があ
る。この種の吸収体では、広帯域特性を得るために、多
層構造にして表面近くの減衰を少なくして内部に入るに
従って減衰を大きくしている。磁性損材料の代表的なも
のにフェライトがある。金属板で裏打ちしたフェライト
板は、比較的広い周波数にわたって良い吸収特性を示
す。整合する周波数は材質によって決まり、およそ０．
３〜１．５ＧＨｚの範囲に有る。吸収体の厚さは薄く、
ほとんどのものは周波数に関係なく５〜８ｍｍである。
また、フェライト粉末をゴムに練り混ぜたゴムフェライ
トは柔軟性を有し、ゴムに対するフェライトの混合比に
よって整合周波数を変えることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の電磁波吸収遮蔽
材料は以上のように構成されているが、プラスチック材
料のＥＭＩシールド方法は、金属などの導電性材料を用
いており、金属などの導電体は誘電率が小さいため、充
分な遮蔽効果を得るためには、非常に厚い遮蔽材を使用
しなければ効果がないという問題がある。例えば、図４
に示すように厚い導体６でもって被遮蔽物１を遮蔽しな
ければ効果がない。また、電波吸収材料としての、上記
の抵抗体、誘電性損材料、磁性損材料は、製作するのに
工数を要し、コスト的に高くなるという問題がある。

【０００６】一方、現在、マイクロ波の吸収材として、
最も効率的で、安価で実用的に使用できるものは水であ
り、その比誘電率は８０程度である。図３に示すよう
に、導体２と導体３の間に水を充満した構造の遮蔽方法
がある。しかしながら、水は比重が大きく取り扱いが困
難であるという問題がある。誘電率ε、厚さｄの材料を
使用した場合、単位体積あたりのキャパシタンスＣはε
／ｄで表される。従って、両端に電圧Ｖが印可されたと
き、材料が吸収するエネルギは単位面積あたりＣＶ^２／
２＝εＶ^２／２ｄとなり、遮蔽材として使用する場合に
は、εが大きけれぱその分厚さが薄くても同等のエネル
ギを吸収することができる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、マイクロ波の電磁波吸収材として、安
価で、容易に製作でき、水よりも誘電率の大きい電磁波
吸収遮蔽材料を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電磁波吸収遮蔽材料は、誘電率の大きい固
体粉末と水分を含有するものである。そして、請求項２
の電磁波吸収遮蔽材料は、その固体粉末がカーボンナノ
チューブである。また、請求項３の電磁波吸収遮蔽材料
は、カーボンナノチューブを水に一様に懸濁したもので
ある。

【０００９】本発明の電磁波吸収遮蔽材料は上記のよう
に構成されており、固体粉末に水分を含有させ、固体粉
末としてカーボンナノチューブを用い、そして、そのカ
ーボンナノチューブを水に懸濁させているので、誘電率
が水に比べて大きくなる。そのため、シールドルームの
隔壁を水のみで形成するよりも薄く製作できるので、設
置空間をその分だけ節減できる。または、シールドルー
ムの内部空間を、従来よりも広くとることができる。そ
して、シールドルームの懸濁液を入れる空間の壁の厚み
が薄くなり使用する量が少なくなり、さらに、固体粉末
と水を混合することにより取り扱いが容易になる。ま
た、カーボンナノチューブも容易に製造することのでき
るものであり、安価なマイクロ波の電磁波吸収材として
用いることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の電磁波吸収遮蔽材料の一
実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発明の
電磁波吸収遮蔽材料を用いたシールドルームの断面構造
を示す図である。本電磁波吸収遮蔽材料は、誘電率を水
に比べて大きくするために、水にカーボンナノチューブ
を懸濁させたカーボンナノチューブ／水混合物４で構成
されている。そして、図１に示すシールドルームは、導
体２と導体３の間に、上記カーボンナノチューブ／水混
合物４を充填した壁を形成し、被遮蔽物１を内部に格納
したシールドルームである。外部から飛来する電磁的雑
音は隔壁で遮蔽・吸収されて、内部には侵入しない。ま
たは、著しく減衰して侵入することになる。

【００１１】カーボンナノチューブ／水混合物４に用い
られるカーボンナノチューブは、２〜数十層のグラフィ
ト状の炭素が積重なってできた多重チューブで、直径は
２〜５０ｎｍ、長さは１〜１０μｍ程度である。最大の
特徴は、各層の両端がフラーレン（Ｃ_６０やＣ_７０をは
じめとする一群の球殻状の炭素分子の総称）のように閉
じた構造をしていることである。

【００１２】本発明で使用するカーボンナノチューブ
は、二酸化炭素の接触水素還元、アーク放電法、レーザ
ー蒸発法等で作成できる。例えば、二酸化炭素の接触水
素還元で作成する場合、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ粉末、もしく
はＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅをシリカに担持した触媒を使用し、
反応器入り口から二酸化炭素と水素、もしくは二酸化炭
素とメタンを導入し、反応温度を５００℃前後にして触
媒上で混合ガスを反応させると触媒表面にカーボンナノ
チューブが析出する。上記の二酸化炭素と水素、もしく
は二酸化炭素とメタンを触媒を用いて反応させ、二酸化
炭素を固定化する二酸化炭素低減促進にも役立つ。

【００１３】図２に、シールド効果を測定した装置のブ
ロック図を示す。ノイズ源として電磁波を発生させる信
号発信器（シグナルジェネレータ）８と、ノイズ源から
の電磁波を受信するための受信器（電界強度計またはス
ペクトラムアナライザ）１３と、送信アンテナ１０及び
受信アンテナ１１と、出力及び入力を調整させるための
減衰器（ＡＴＴ）９、１２とから構成される測定装置を
用い、送信アンテナ１０と受信アンテナ１１の間にテス
ト電磁波吸収材料７をセットして測定する。

【００１４】実験データによると、カーボンナノチュー
ブと水を混合することにより、マイクロ波領域の減衰量
が水のみの場合と比較して著しく増加した。例えば、カ
ーボンナノチューブと水の混合物の減衰量は、水分に対
する濃度によって、純水の数倍程度にもなる。カーボン
ナノチューブと水の混合物を、水の替わりに電磁波の吸
収材として使用すれば誘電率が大きい分、水より吸収能
率が増大する。そのため、遮蔽材の厚さを大幅に減少で
き設置空間を節約することができる。また、固体粉末と
水を混合することにより取り扱いが容易になる。上記の
ように、シールドルームの壁材中に、カーボンナノチュ
ーブ／水の高濃度懸濁液を密封することにより、水のみ
を使用した場合より大きな遮蔽効果が得られる。

【００１５】電磁遮蔽された電波無響室は、使用目的や
周波数などによって、部屋の大きさや形、また壁に張る
電波吸収材が決められる。従来からマイクロ波帯のもの
が多く建設されており、電波吸収材としてカーボン系を
用いたものが多い。カーボン粉末のみをクロロプレンゴ
ムに混合して、厚さ２ｍｍのシートにしたゴムカーボン
系電波吸収体や、広帯域特性が要求されるので発泡ポリ
スチロールにカーボンを混合したものを多層構造として
用い、場合によっては、表面層は山形にし、一番下の層
をフェライトタイルとしたもの、また、薄い電波吸収シ
ートを折り曲げてピラミッド形にしたものがあるが、本
発明の電磁波吸収遮蔽材は、水にカーボンナノチューブ
を懸濁しているのみで、この吸収遮蔽材を入れる壁面の
表面形状を変えれば、それに沿って遮蔽材が形成され
る。従って、従来のように山形状にシートを形成する必
要も無く、容易に、製作工数をかけずに安価に電波吸収
壁を作ることができる。

【００１６】上記の実施例では、シールドルームについ
て説明したが、電子機器の遮蔽についても同様に適用す
ることができる。電子機器の筐体にプラスチック材料、
板金に替わって用いることができ、電子機器から高周波
の電磁波が外部に放射されることが大幅に低減され、ま
た、外部のノイズ源から放射される電磁波を侵入させな
いようにすることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の電磁波吸収遮蔽材料は、上記の
ように構成されており、カーボンナノチューブを水に懸
濁させて誘電率を水に比べて大きくしているので、従来
よりも遮蔽壁の厚みを薄くすることができ、有効な空間
を広くすることができる。さらに、固体粉末と水を混合
するだけで簡単に製造できるので、取り扱いが容易にな
る。また、カーボンナノチューブは二酸化炭素固定化反
応時に製造することができるので、二酸化炭素の低減も
同時に行なうことができる。そのため、安価で、高誘電
率のマイクロ波に対する優れた電磁波吸収材として用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁波吸収遮蔽材料の一実施例を示
す図である。

【図２】電磁波吸収遮蔽材料のシールド効果測定方法
を示す図である。

【図３】従来の電磁波吸収遮蔽を示す図である。

【図４】従来の他の電磁波吸収遮蔽を示す図である。

【符号の説明】

１…被遮蔽物２…導体３…導体４…カーボンナノチューブ／水混合物５…水６…導体７…テスト電磁波吸収材８…信号発生器９…減衰器１０…送信アンテナ１１…受診アンテナ１２…減衰器１３…受診器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電率の大きい固体粉末と水分を含有する
ことを特徴とする電磁波吸収遮蔽材料。
【請求項２】固体粉末がカーボンナノチューブであるこ
とを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収遮蔽材料。
【請求項３】カーボンナノチューブを水に一様に懸濁し
てなることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収遮蔽
材料。