吸波论文水

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吸波填料
吸波填料指那些能够通过与电场相互作用、介质极化弛豫损耗、共振和磁滞损耗等方式吸收或衰减电磁波的材料。

常用的吸波填料有金属类、铁氧体、金属镀层类、碳系材料等。

1.1 金属类
金属微粉吸波材料主要包括磁性Fe,Co,Ni及其合金粉等,其损耗机制主要为铁磁共振吸收和涡流损耗。

金属微粉不仅具有良好的电磁参数,而且可通过调节粒度来调节电磁参数。

但是,金属粒子存在趋肤效应,对其粒径有限制,目前发展方向是开发纳米量级金属超细粉和长径比大的针状金属晶须(纤维)。

Tong 等2将磁性金属纳米粒子Ni 加入到铁氧体中,起到了桥梁作用,促进电磁耦合和减小退磁炭基铁粉(Carbonyl iron,CD)是由栽基铁(Fe(CO),,Feg-(CO),Fe,(CO)12)分解得到的铁粉,具有良好的温度稳定性,微波频段磁导率较高,并且可以通过调节微粉粒度来控制电磁参数,这一点有利于进行阻抗匹配和展宽吸收频带，在多层吸波材料中常用作匹配层的吸波填料。

因碳基铁粉密度大,制约了其应用领域,其应用趋势主要是制备合金,与其他类型的吸波剂一起配合使用,制备撰基铁纤维这3个方面。

Jia等[4在3基铁粉表面$Ni,然后制备环氧树脂基吸波材料,研究发现在相同涂层厚度和粒子含量的情况下,镀Ni戾基铁粉对X频段(8～12 GHz)的电磁波吸收比纯撰基铁粉强,且其吸收峰移向高顿段。

Li等5将有缺陷
的碳纳米管和撰基铁粉复合制备丙烯酸基吸波材料。

研究发现,由于两种粒子间的相互作用和良好的电磁匹配,材料厚度相同时,其相对于只添加撰基铁粉和碳纳米管的材料,在2～18GHz频段出现2个小于一20 dB的吸收峰,在降低材料密度的同时提高了材料的吸波能力。

Yu等将)基铁纤维加入到聚合物发泡材料中,利用炭基铁纤维尺寸效应和各向异性,使材料在8～18 GHz、26~40 GHz、75~110 GHz 有好的吸收性能。

1.2 铁氧体
铁氧体(Ferrite)是铁和其他一种或多种金属元素形成的复合化合物,包括镍锌铁氧体、锰锌铁氧体和顿系铁氧体等。

与磁性金属粉相比,铁氧体在低频下(f<1 GHz)具有较高的磁导率值而介电常数较小,作为匹配材料具有明显的优势和较好的应用前景。

该系列吸波材料由于强烈的铁磁共振吸收和磁导率的频散效应,具有较好的微波吸收性能,不足之处是密度大,高温性能差等,局限了它的使用。

研究人员期望通过调整材料本身的化学组成、粒径及其分布、粒子形貌及分散技术等以提高损耗特性和降低密度。

目前的研究方向是金属镀层化,或是将铁氧体与导电高分子吸收剂复配,减轻材料质量的同时利用导电高分子材料优异的电学、环境稳定性对吸波材料进行补强。

Gairola 等[?]制备了导电聚苯胺和Mng, zZno,FezO。

铁氧体复合材料,其厚度为2.5mm时,在X频段有49.8 dB屏蔽效能。

Ting 等8通过原位聚合方法在Ni-Zn铁氧体上制备不同含量的聚苯胺(苯胺与Ni-Zn 铁氧体质量比分别为1∶1、2∶1、3: 1),然后加入到环氧树脂中制备
吸波材料,在2~18 GHz和18~40 GHz研究其反射率,结果显示不同的聚苯胺含量都有宽的吸收频率。

为了减小吸波材料的厚度,Kim等P 将Ni-Zn铁氧体球型表面上包覆一层Ag,然后加人到硅橡胶中制备
吸波材料，发现Ag包覆后,材料的复合介电常数的实部和虚部都有高的值,在保持好的吸收性能的同时使匹配层的厚度减小到2 mm以下。

聚合物基吸波材料的类型
聚合物基体在吸波材料中起着框架作用,是各种微波吸收剂的载体。

根据聚合物材料的类型和加工方法的不同,这种吸波材料可以方便地被加工成多种结构或性能不同的产品。

下面介绍几种常见的聚合物基吸波材料。

2.1 涂层型
涂层型吸波材料就是把电磁波吸收剂与聚合物基体材料混匀后
按涂料的方法使用。

基体是吸波涂料中的成膜物质,起到粘结吸收剂及其他填料的作用,以使涂层牢固地粘附在被涂物表面上并形成连续膜,并且基体材料决定了材料的主要力学性能与耐环境能力,而填料性质及其在基体中的分布状态决定了材料的电磁波吸收性能。

用作涂层型吸波材料的聚合物主要是橡胶类和热固性树脂类物质。

常用橡胶有氯丁橡胶、丁苯橡胶、天然橡胶、硅橡胶等,这些橡胶具备良好的粘附性、高弹性,且柔韧性好、阻尼大和耐振动性好,受到研究人员的广泛关注[33-352。

Singh等23认为丁腈橡胶具有质轻、耐腐蚀、高的拉伸强度，经常用于油漆、弹性多层涂层和橡胶弹性体,并且在一20～125 ℃宽的使用温度内,是吸波材料的良好基体。

聚酯、聚氨酯、环氧树脂和酚醛树脂等热固性树脂具备附着力强、韧性、刚性和耐冲剧性能好的优点,也是涂层型吸波材料常用的基体。

Iwamaru等[0将Ni-Zn铁氧体、炭黑、石墨和碳纳米管加入到聚漆梵环氧树脂(PUE)中来研究其吸波性能,结果表明,炭黑和碳纳米管的加人在50～20 GHz的吸收都低于-27 dB,有好的吸收效果。

其中用环氧树脂和日本漆(Japa-nese lacquer)混合改善环氧树脂粘接性,使这种复合材料有很高的应用价值。

多层吸波涂层的设计也是当前的趋势,利用多层不同吸波功能涂层复合,能有效提高材料的吸波性能。

Duan 等37用)基铁粉添加到PU中作为表面吸收层满足阻抗匹配的需求,第二层是PVC层,作为无损媒介,第三层为铝片层,通过改变树脂层的厚度,使反射峰位置向低频移动,材料的吸收性能比传统的金属基涂层好。

区域，加入Ni后可以减小聚合物分子间的距离以减小界面阻力，少量的添加量就能使电阻率减小达到阈渗值,同时明显提高复合材料的磁导率和饱和磁化强度。