纳米吸波材料的研究进展1.doc

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1、纳米吸波材料的研究进展摘要：介绍了纳米吸波剂的吸波原理和结构特性，综述了其研究现状，并对纳米金属与合金吸波剂、纳米铁氧体吸波荆、纳米陶瓷吸波剂和纳米导电高分子吸波材料进行了初步探讨。关键词：纳米吸波材料；纳米金属与合金;陶瓷；铁氧体1引言随着现代科学技术的高速发展，不同频率的电磁辐射充斥着人们的生活空间，破坏了人类良好的生态环境，造成了严重的电磁污染。因此，研究和开发能够解决电磁辐射污染的吸波材料已经成为人们关注的焦点；另外，为适应现代高技术、立体化战争的需要，将纳米技术引入隐身材料的研究已受到世界各军事大国的高度

2、重视［1］。2纳米吸波涂层的吸波原理和结构特性吸波材料是指能吸收投射到它表而的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，一•般由基体材料（或粘接剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。由于各类材料的化学成分和微观结构不同,吸波机理也不尽相同。材料吸收电磁波的基本条件是：①电磁波入射到材料上吋,它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部,即要求材料满足阻抗兀配；②进入材料内的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配［2］o纳米材料是指材料组分的特征尺寸在纳米量级（1nm〜100run

3、）的材料，纳米晶粒和由此产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米材料独特的结构使其自身具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和界面效应等独特的性质，金属、金属氧化物和某些非金属材料的纳米级超微粉在细化过程屮，处于表面的原子数越来越多，高浓度晶界和晶界原子的特殊结构导致材料在电磁场的辐射下，原子、电子运动加剧，促使磁化,使电磁能转化为热能，从而增加了对电磁波的吸收。纳米材料的发展为吸波材料又提供了新的可能性，纳米材料由于本身颗粒小、比表面积大、表面原子比例高、悬挂键多、界面极化和多重散射是其重要的吸能波机制，量子尺寸效应

4、使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微渡的量级范围（10ev-100ev）,从而有可能成为新的吸渡通道。此外纳米离子具有较大的饱和磁感、高的磁滞损耗和矫顽力，使得纳米材料具有涡流损耗高、居里点及使用温度高、吸波频率宽等性能［3］。纳米材料的这种结构特征使得纳米吸波材料具有吸收频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点，易满足雷达吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求，是一种非常有发展前景的高性能、多功能吸收剂。3新型纳米吸波材料的种类和主要研制方法纳米技术的迅速发展及纳米微粉优良的电磁吸波性能使得纳米吸收剂成为

5、国内外研究的方向和热点［4］。3・1纳米金属与合金吸收剂纳米金属和合金吸波材料主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等机制吸收损耗电磁波的。纳米金属粉吸波材料主要色括纳米拨基金属粉吸波材料和纳米磁性金属粉吸波材料两大类。纳米金属磁性材料具有很高的饱和磁化强度，一-般比铁氧体高4倍以上，可获得较高的磁导率和磁损耗,II磁性能具有高的热稳定性。金属纳米粉体对电磁波特别是高频至光波频率范围内的电磁波具有优良的衰减性能，但其吸收机制H前尚不十分清楚。一般认为，它对电磁波能量的吸收由晶格电场热振动引起的电子散射、杂丿贡和品格缺陷引起的

6、电子散射以及电子与电子间的相互作用3种效应决定。3.2纳米铁氧体及其复合物吸收剂纳米铁氧体是一种双复介质，既具有一般介质材料的欧姆损耗、极化损耗、离子和屯子共振损耗，又有铁氧体特有的畴壁共振损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗，因此至今仍是微波吸收材料的主要组成之一。单一•铁氧体制成的吸波材料，难以满足吸收频带宽、质量轻、厚度薄的要求，因此通常在铁氧体微粉屮加入一些添加剂组成复合吸收剂，可使电磁参数得到较好匹配。所以，实际使用的铁氧体吸波涂层往往不是单一的铁氧体涂层，而是通过复合组成复合铁氧体吸波涂层。如铁氧体与拨

7、基铁粉、铁粉、镰粉、炭黑、石墨、碳化硅、树脂等复合形成复合铁氧体纳米微粉吸波材料。复合氧化物纳米吸收剂不仅吸波性能优异，而且还兼有抑制红外辐射等多种功能。3.3纳米陶瓷吸收剂纳米陶瓷粉体是纳米陶瓷吸波材料的一种新类型，主要有SiC、复合物Si/C/N,Si/C/N/O等，其主要成分为碳化硅、氮化硅和无定型碳，具有耐高温、质量轻、强度大、吸波性能好等优点。尤其是Si/C/N吸波材料，不仅具有以上优点，还具有使用温度范围宽(从室温到1000°C均可使用)、用量小、介电性能可调、可以有效地减弱红外辐射信号的优良特性。3.

8、4纳米石墨吸收剂纳米陶瓷吸收剂最早的应用可以追溯到二战期间，德国把炭黑加入到飞机蒙皮的夹层屮用来吸收雷达波，由于密度小，常被用來填充在蝶窝的夹层结构屮。导电炭黑还常用来与高分子材料复合，调节高分子复合材料的导电率，以达到良好的吸波效果。石墨现己经应用于结构吸波材料。3.5纳米碳化硅吸收剂单纯纳米SiC并不能够吸收雷达波，需要对其进行一定的掺杂，以提高SiC的