超声波喷涂技术在EMI屏蔽涂层制备中的应用

　　摘要

　　随着5G通信、人工智能、可穿戴设备及汽车电子的快速发展，电磁干扰问题日益突出，对高效电磁干扰屏蔽涂

层的需求持续增长。超声波喷涂技术作为一种高精度、低损伤、材料利用率高的涂层制备方法，在EMI屏蔽涂层领域

展现出独特优势。本文阐述了超声波喷涂的基本原理及其在导电/磁性涂料雾化沉积过程中的技术特点，分析了该技术

在金属系、碳系及复合型EMI屏蔽涂层制备中的应用现状，探讨了工艺参数对涂层屏蔽效能的影响规律，并对未来

发展方向进行了展望。

　　一、引言

　　电磁干扰不仅会影响电子设备的正常运行，还可能对人体健康造成潜在威胁。传统金属外壳屏蔽方式虽效果

良好，但重量大、加工复杂，难以满足电子产品轻薄化、柔性化的发展趋势。表面涂层技术通过在塑料、复合材料

或薄膜基材上涂覆导电或吸波涂层，实现轻量化电磁屏蔽，已成为主流解决方案。

　　目前常用的EMI涂层制备方法包括气喷、刷涂、辊涂及溅射等。然而，这些方法普遍存在涂层均匀性差、材料

浪费严重、对基材热损伤大或设备成本高昂等问题。超声波喷涂技术凭借其独特的雾化机理和可控沉积特性，为高性

能EMI屏蔽涂层的绿色精密制造提供了新途径。

　　二、超声波喷涂技术原理及涂层形成机制

　　超声波喷涂设备的核心是高频超声波雾化喷嘴。当压电换能器将电信号转换为高频机械振动（通常为60-120kHz）

时，喷嘴末端产生剧烈振动。液体涂料通过精密供液系统输送至振动表面，在超声空化和机械剪切力的共同作用下，

被破碎成微米乃至亚微米级的均匀液滴。随后，低压载气将雾化液滴引导至基材表面，液滴铺展、融合并挥发溶剂，

最终形成致密的固体涂层。

　　与传统气动喷涂不同，超声波雾化不依赖高速气流，液滴初始速度极低，有效避免了“反弹飞溅”和“过度喷涂”

现象。这一特点对于EMI屏蔽涂层尤为关键：涂层中导电填料（如银粉、铜粉、石墨烯、碳纳米管等）的分布均匀

性直接决定屏蔽效能，而低飞溅喷涂可最大限度地保持填料在涂层中的原始分散状态，减少团聚和缺陷。

　　三、超声波喷涂制备EMI屏蔽涂层的核心优势

　　涂层均匀性与屏蔽效能一致性：超声波喷涂形成的液滴尺寸分布窄（CV<10%），结合精确的运动控制系统，

可在复杂曲面和大面积基材上获得厚度偏差小于5%的均匀涂层。研究表明，在相同涂料和膜厚条件下，超声波喷

涂制备的银系EMI涂层的屏蔽效能（SE）波动范围仅为±2dB，而传统气喷可达±8dB。

　　高材料利用率与成本节约：EMI屏蔽涂料中常含有银、铜、镍等贵金属或高性能碳材料，成本较高。超声波喷

涂的材料利用率可达90%-95%，远高于传统喷涂的30%-50%，大幅降低生产成本和废弃物处理负担。

　　低热输入与基材友好：雾化过程几乎不产生热量，载气可采用室温或低温压缩空气，特别适合PET薄膜、PC/

ABS塑料等热敏性基材，避免高温变形或性能退化。

　　可控的微结构：通过调节雾化频率、涂料流量、载气压力及基板温度，可精确控制涂层孔隙率、厚度及填料

取向。对于多层复合屏蔽结构（如金属/碳材料交替涂层），超声波喷涂可实现逐层精密沉积，形成梯度屏蔽层，

在宽频段获得优异屏蔽效果。

　　四、典型应用与工艺案例

　　金属系EMI涂层：采用超声波喷涂在聚碳酸酯外壳上沉积银/铜导电涂层。在涂层厚度仅5μm时，表面电阻

可低至0.05Ω/sq，屏蔽效能在30MHz-18GHz范围内达到60dB以上。与传统丝网印刷相比，超声波喷涂可实现

无掩膜的选择性喷涂，减少工序。

　　碳纳米管/石墨烯复合涂层：针对柔性电子领域，在PET薄膜上超声波喷涂CNT/石墨烯水性涂料，经三次交

叉喷涂后，涂层厚度约2μm，方阻80Ω/sq，屏蔽效能35dB，同时保持90%以上的透光率（适合透明屏蔽窗口）。

超声波的低剪切力有效保护了碳纳米管的长径比，维持了导电网络完整性。

　　镍/银包铜粉混合涂层：为解决银迁移和成本问题，采用超声波喷涂制备镍/银包铜粉复合涂层。优化喷涂参

数（频率80kHz，流量1.5mL/min，喷涂高度40mm）后，涂层致密无针孔，盐雾试验500小时无腐蚀，屏蔽

效能保持50dB以上。

　　五、展望与结语

　　随着电子产品向高频化、集成化、柔性化演进，EMI屏蔽涂层将面临更高要求。超声波喷涂技术凭借其精密、

绿色、可控的优势，正逐步成为高端EMI屏蔽涂层制备的核心工艺。未来，结合在线厚度监测、AI参数优化及卷对

卷连续喷涂系统，该技术有望在大规模生产中实现涂层屏蔽效能的闭环控制。同时，针对5G毫米波、太赫兹等

新频段的屏蔽需求，超声波喷涂可助力开发新型多尺度复合屏蔽涂层，为电磁兼容领域提供更加灵活高效的解决方案。