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1、吸波材料用吸收剂的研究及应用现状第26卷2003年第4期7月兵器材料科学与工程0RDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGhNEERINGVoI.26No.4July2003吸波材料用吸收剂的研究及应用现状邵蔚,赵乃勤,师春生,李家俊(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)摘要:叙述了吸波材料的吸波机理,系统总结了各种吸收剂的研究和应用现状.最后指出吸波材料的研究和发展方向.关键词:微波;吸波材料;吸收剂中图分类号:TM25文献标识码:A文章编号:l004—244X(2003)04—o065—0420世纪电子技术和信息技术的迅猛发展为电子计算机,雷达和移动
2、电话等现代化电子设备提供了施展本领的舞台,同时也带来了一个不可忽视的问题——电磁污染.许多研究已证明.持续高强度的电磁波照射会促发细胞变异,诱发肿瘤,癌症等疾病….电磁污染已成为世界各国本世纪将重点治理的环境污染之一.不让电子设备发射电磁波是不可能的.所以对待电磁波最行之有效的办法就是使用吸波材料将其吸收.从本质上讲,吸波技术与目前使用较多的屏蔽技术的最根本区别就是吸波材料将照射到其表面的电磁波吸收,转化成其它形式的能量消耗掉.而不是反射回去.这项属于电磁干扰(EM1)范畴的研究已在世界各国得到广泛的重视和利用.例如美国的R&F公司,日本的东丽公司等在该领域有多年的生产
3、经验.这些研究不仅为吸波材料的发展提供了原材料支持,也为它在军事领域的应用奠定了技术储备.将吸波材料用于国防,形成并发展了隐身技术,可以最大限度的保护武器系统躲过雷达的追踪,显着提高战斗力.采用此项技术的F—l17A,B一2,F～22等隐形战机先后在多次重大战役中屡建奇功,如入无人之地.因此,吸波材料的研究无论在军事上还是在民用上,都有着不可估量的重要作用,并越来越受到世界各国学者的高度重视.1吸波材料的吸收机理所谓吸波材料是指能够吸收衰减入射的电磁波,并通过吸收剂的介电振荡,涡流以及磁致伸缩,将电磁能转化成热能而耗散掉或使电磁波因干扰而消失的一类材料.作为吸波材料必须满足两个
4、条件J:第一个条件是该材料表面不得反射电磁波能量;第二个条件是该材料应该能全部吸收进人其内部的电波能量.按照电磁兼容原理,(一)当材料表面的等效介电常数和磁导率(都是复数,且与频率有关)完全相等时.表面反射为零.实际上,至今世界上仍未有报道可以直接测量材料尤其是复合材料的等效介电常数和磁导率.所以还没有能准确设计吸波材料的理论.可以肯定的讲,目前尚未发现符合上述条件的材料.(二)介电常数和磁导率的模越大,电磁波在其中传播时损耗就越大.在微波段,等效介电常数和磁导率可表示为e:￡一je和=一j,e和表征了材料的储能容量,如电能和磁化能.而虚部e和为极化损耗.一般而言,虚部越大,模
5、越大,材料对电磁波的损耗能力越强.但是损耗大并不一定就是理想的吸波材料,因为要做到吸波,首先要求电磁波能够进入介质内部,即界面反射应尽可能小;其次介质对在其内部传导的电磁波要有损耗作用.目前国内外吸波材料研究的目的都是在尽量宽的频带上获得尽可能接近的等效介电常数和磁导率J.2吸收剂分类吸收剂是吸收电磁波的主体基料,通过特定的工艺技术配制而成,具有高吸收电磁波的特性,且质量轻,物化性能稳定,便于应用.吸收剂大部分为粉剂或纤维,根据吸收剂性质的不同可将其分为如下几类.?收稿t:l期:2002—06—24;修订日期:2002—10—08资助项目:天津市自然科学基金作者简介:邵1~(1
6、977一),女,硕士研究生,研究方向:碳纤维吸波材料,E—mail:shaowei@eyou.o0rn兵器卞,f料科学与工程第26卷2.1金属及金属氧化物吸收剂2.1.1金属微粉吸收剂金属微粉吸波材料主要是通过磁致损耗,涡流损耗等吸收衰减电磁波-4j.金属微粉吸波材料主要有两种:一是羰基金属微粉吸波材料,包括羰基铁,羰基镍,羰基钴,粒度一般为0.5～20/ma.另一种是通过蒸发,还原有机醇盐等工艺得到的磁性金属微粉吸收材料,包括Co,Ni,CoNi,FeNi等,它们的电磁参数与组分和粒度密切相关.一般来说,多相合金粉的吸波性能要好于单相.金属微分吸波材料具有微波磁导率较高,温度
7、稳定性好(居里温度高达770K)等优点,但抗氧化,耐酸碱能力差,远不如铁氧体,介电常数较大,频普特性差,低频吸收性能较差,且密度大,其吸收剂体积占空比一般大于50%.美国的F/A一18(;/I-)"大黄蜂"隐身飞机使用了羰基铁微粉吸波材料.法国o.I.I.medo等人研究了组分对金属微粉微波磁导率实部的影响,发现在1～5GHz内(粉的磁导率显着大于坡莫合金的磁导率.2.1.2铁氧体吸收剂在不加外恒磁场的情况下,当入射的交变磁场的角频率和晶体的磁各向异性等效场Hk所决定的本征角频率k相等时,铁
