• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.介绍
  • 4.分类
  • 5.形状
  • 6.工程应用

吸波材料

所谓吸波材料,指能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量,从而减少电磁波的干扰的一类材料。在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外,还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。

基本信息

  • 中文名

    吸波材料

  • 外文名

    absorbing material

  • 功能

    减少电磁波的干扰

  • 性能

    质量轻耐温耐湿抗腐蚀

  • 分类

    电阻型损耗电介质损耗等

  • 形状

    单层平板形双层或多层平板形等

介绍

1.1 随着现代科学技术的发展,电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点;在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此,治理电磁污染,寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料,已成为材料科学的一大课题。

1.2 电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。研究证实,铁氧体吸波材料性能最佳,它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射,能达到消除电磁干扰的目的。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率铁氧体引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。

1.3 吸波材料在设计时,要考虑两个问题,1)、电磁波遭遇吸波材料表面时,尽可能完全穿过表面,减少反射;2)、在电磁波进入到吸波材料内部时,要使电磁波的能量尽量损耗掉;

分类

2.1按吸波材料的损耗机制分类:

1)、电阻型损耗,此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗,即导电率越大,载流子引起的宏观电流(包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流)越大,从而有利于电磁能转化成为热能。

2)、电介质损耗,它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制,即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。电介质极化过程包括:电子云位移极化,极性介质电矩转向极化,电铁体电畴转向极化以及壁位移等。

3)、磁损耗,此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗,此类损耗可以细化为:磁滞损耗,旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等,其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外,最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点。

2.2 按吸波材料的元素分类:

1)、碳系吸波材料,如:石墨烯、石墨、炭黑、碳纤维、碳纳米管;

2)、铁系吸波材料,如:铁氧体,磁性铁纳米材料;

3)、陶瓷系吸波材料,如:碳化硅;

4)、其他类型的材料,如:导电聚合物、手性材料(左手材料)、等离子材料;

形状

3.1尖劈形

尖劈形吸波材料

微波暗室采用的吸收体常做成尖劈形(金子塔形状),主要由聚氨酯泡沫型、无纺布难燃型、硅酸盐板金属膜组装型等。随着频率的降低(波长增长),吸收体长度也大大增加,普通尖劈形吸收体有近似关系式L/λ≈1,所以在100MHz时,尖劈长度达3000mm,不但在工艺上难以实现,而且微波暗室有效可用空间也大为减少。

3.2 单层平板形