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电磁波吸收材料的研究进展

作者:杨帆 来源:本站 浏览数:2008 发布时间:2016-1-18 15:36:51

一、电磁波吸收材料概述

1.1 电磁波吸波材料的定义及性能。电磁波吸收材料,即吸波材料是武器装备中的重要材料之一。吸波材料多用于在武器装备中的保温节能、隐身技术以及人体防护等方面,通过将电磁波转换成热能以达到对入射电磁波的有效吸收的效果。研究吸波材料的性能需要同时考虑其衰减特性和阻抗匹配特性。衰减特性指的是通过提高材料电磁参数的虚部来耗损较多的入射电磁波,阻抗匹配特性指的是利用特殊的边界条件,使入射电磁波在材料介质的表面形成最小反射,进而更多地进入材料内部。

吸波材料按照材料的吸波机理分为三种类型,分别是:电损耗型、磁损耗型、其他损耗型。电损耗型如导电高聚物、石墨等材料,具有低密度、高强度、耐高温等优点,但是吸波性能较差。磁损耗型如铁氧体、羟基铁等磁性材料,具有吸收强、频带宽的优点,缺点是密度大,稳定性较差。随着科技的进步和发展,还出现了纳米材料和超材料等其它耗损型吸波材料。   

1.2 电磁波吸波材料的应用。在隐身和电磁兼容技术当中,电磁波吸波材料的作用十分强大,地位也很突出,是现代军事中的“秘密武器”。主要应用在隐身技术和改善整机性能等几个方面。在飞机、坦克、舰艇以及导弹等重要武器装备和军事设备的表面涂上电磁波吸收材料,不仅可以将侦查电波进行有效吸收,还可以衰减反射信号,从而突破雷达防区,减少武器系统中红外制导导弹和激光武器的袭击,是反雷达侦察的一种重要手段。此外,飞机的机体由于电磁波的反射产生的伪信号而导致高灵敏机载雷达假截获或假跟踪,为减少干扰,国外常用吸收材料中的磁屏蔽来提高雷达的性能,如在雷达或通信设备机身周围或是干扰物上涂复吸收材料,使其更加灵敏和准确地发现目标,从而提高通信质量。   

二、电磁波吸收材料的研究动态

2.1 电损耗型吸波材料。吸波材料中的导电高聚物具有密度低、力学性能好、导电率范围宽等优点,但是单独的导电高聚物吸波材料中依然存在高温稳定性差、吸波频段窄等缺点。当前对导电高聚物的研究集中放在了导电高聚物的复合材料上,如将聚苯胺插层与蒙脱石晶格结合,形成聚苯胺或蒙脱石纳米复合物,使其吸收性能更强。

   碳系吸收剂具有吸附性能强、密度低、电导率高等优点。将石墨和炭黑与高分子材料进行复合,复合材料的导电率会随着石墨和炭黑浓度的增高而增大,具有良好的吸波能力,可用来调节高分子复合材料的导电率,从而提高其吸波效果。    2.2磁损耗型吸波材料。目前研究较多的并且比较成熟的吸收剂是铁氧体,其吸收性能好、制备工艺简单,价格低廉。由于铁氧体的频率性良好、磁导率较高,适合用作匹配层,在低频段研究方面有良好的应用前景,然而经研究发现,由于铁氧体的温度稳定性较差,密度高等限制因素,在隐身飞行器中的应用受到一定限制,为了克服这一弱点,将铁氧体与碳材料、高分子其它磁损耗吸收剂复合,降低材料的密度,并拓宽了吸波频带,使吸波性能达到最佳效果。   

2.3 新型吸波材料。目前研制人员对纳米吸波材料的研究着眼于纳米复合材料上。纳米复合材料作为吸波材料的热点研究对象之一,有着吸收能力强、质量轻、频段宽等优点,它能够达到其他单一类型的材料无法达到的最佳效果。通过复合电损耗和磁损耗介质,得到一种同时具有电损耗和磁损耗的吸波材料,以达到吸收能力强、频带宽和密度低的目的。超材料是目前研究的具有超常物理性质的复合材料,包括左手材料和超磁性材料等,其中左手材料对微波具有较好的电磁波吸收性能,在吸波材料的应用中有很好的前景。   

结论

    综上所述,文章从电磁波吸收材料的工作原理出发,综述了国内外对吸波材料的研究和进展。随着科学技术的进步和人们要求的提高,世界各国对电磁波吸收材料的性能研究日益重视,并在研究中取得了阶段性的成果,目前电磁波吸收材料的研制和开发显得尤为重要。因此要及时了解和掌握国内外对吸波材料的研究动态和发展方向。