吸波材料的制备及其研究方法
吸波超材料研究进展
吸波超材料研究进展一、本文概述随着现代科技的不断进步，电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛，然而，电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。
为了有效地解决这一问题，吸波超材料应运而生。
吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料，能够实现对电磁波的高效吸收，因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述吸波超材料的研究进展，包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。
将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性，阐述其吸波原理及影响因素。
然后，将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。
接着，将讨论吸波超材料的制备方法，包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。
将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述，读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解，并为进一步的研究和开发提供有益的参考。
二、吸波超材料的基本原理吸波超材料，作为一种人工设计的复合材料，其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。
吸波超材料通过特定的结构设计，能够有效地调控电磁波的传播行为，从而实现高效的电磁波吸收。
吸波超材料的设计往往采用亚波长结构，这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径，使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉，从而增加电磁波与材料的相互作用时间，提高电磁波的吸收效率。
吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率，这使得电磁波在材料内部传播时，会经历与常规材料不同的物理过程。
当电磁波进入吸波超材料时，由于介电常数和磁导率的负值特性，电磁波的传播方向会受到调控，从而实现电磁波的高效吸收。
吸波超材料还可以通过引入损耗机制，如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等，将电磁波的能量转化为其他形式的能量，如热能，从而实现电磁波的衰减和吸收。
这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。
吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制，实现电磁波的高效吸收。
吸波材料的制备及其研究方法
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分类
吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 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。
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分类
吸波材料的制备方法及 应用
2016年5月13日
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目录
吸波材料研究背景 吸波材料的分类 吸波材料的制备方法 吸波材料与涂料的结合应用
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研究背景
随着科学技术和电子工业的告诉 发展，各种数字化，高频化的电子电 器设备如计算机、无线电通讯设备等 不断的普及应用，它们在工作室的电 影迅速变化，向空间辐射了大量不同 波长和频率的电磁污染（EMI），电磁 污染越来越严重，电磁辐射已成为继 大气污染、水污染后又一大严重污染。
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吸波材料的分类
分类2
涂覆型
涂料(如铁氧体)
贴片（塑料、橡胶 和陶瓷）
结构型
碳纤维骨架和碳基体 （碳粒、碳化硅粉等） 组成的复合材料
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涂敷型吸波材料
将吸波涂料分散在有机高分子材料的黏结剂中，同时加入一些其它附加 物，采用涂刷或喷涂方法加工，经常温固化形成涂层结构。该涂层适用于复 杂曲面形体，且耐候性及综合机械性能良好。涂敷型吸波材料工艺简单、使 用方便、容易调节。
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(3)纳米材料：材料组分特征尺寸在0.1-100nm，它具有极好的吸波特性，频带宽、兼容性好、质量小 和厚度薄，对电磁波的透射率及吸收率比微米级粉体要大得多。
(4)磁纤维吸波涂层：吸波涂层材料中所使用的球状磁性吸收剂很难满足装备对吸波涂层的苛刻要求。 由铁、镍、钴及其合金制成的一种多层磁纤维吸波涂层，其中纤维可通过多种吸波机制来损耗微波能量， 因而可在较宽频带内实现高吸收，且重量可减轻40-60%。其中，多晶铁纤维在微波低频段的吸波性能尤 为突出。
吸波材料的制备及其研究方法分析
结构型吸波材料
尽管涂覆型吸波材料已得到广泛应用，但其频带 窄、易脱落、涂层厚、比重大、使部件增重大等。近 年来，在涂覆型吸波材料基础上发展了结构型吸波材 料。它既有高的结构强度，又有好的吸波性能，而且 在一些条件下缓冲了厚度与重量上的矛盾。
(1)混杂纱吸波复合材料：通过增强纤维之间一定的混杂比例和 结构设计形式制造成的、满足特殊性能要求或综合性能较好的 复合材料。这种材料具有优良的吸透波性能，又兼具复合材料 重量轻、强度大、韧性好等特点。作为制造隐身飞机机身、导 弹壳体等部件，能大大减少隐身飞行器雷达散射截面。 (2)陶瓷型吸波材料：如SiC纤维、Al2O3纤维、Si3N4纤维吸波材 料等陶瓷型吸波材料能满足在特殊情况下耐高温、高速热气流 冲击的要求。 (3) C-C 吸波材料：能很好的减少红外信号和雷达信号。它具 有极稳定的化学键，抗高温烧蚀性能好、强度高、韧性大，还 具有优良的吸波性能。缺点是抗氧化性差，在氧化气氛下只能 耐400℃，涂有SiC抗氧化涂层的C-C材料抗氧化性能大大提高。
(2) 超微磁性金属粉：磁性金属、合金粉末具有温度稳定性能 好，磁导率、介电常数大，电磁损耗大，有利于达到阻抗匹配 和展宽吸收频带等优点，是其成吸收材料的主要发展方向。而 超微磁性金属粉材料就是将超细磁性金属粉末与高分子黏结剂 复合而成，可通过多相超细磁性金属粉末的混合比例等调节电 磁参数，达到较为理想的吸波效果。金属微粉吸波材料主要有 两类：一是羰基金属微粉吸波材料；二是通过蒸发、还原、有 机醇盐等工艺得到的磁性金属微粉吸波材料。金属微粉吸波材 料微波磁导率较高、温度稳定性好，但抗氧化、耐酸碱能力差 ，远不如铁氧体；介电常数较大且频谱特性差，低频段吸收性 能较差；密度较大。
(1)铁氧体吸波涂料：是把铁氧体分散在有机高分子材料的黏 结剂中，同时还加入一些其它附加物。铁氧体可分为尖晶石型 、石榴石型和磁铅石型。自然共振是铁氧体吸收电磁波的主要 机制。自然共振是指铁氧体在不加外恒磁场的情况下，由入射 的交变磁场和晶体的磁性各向异性等共同作用产生的共振。由 于铁氧体既是磁介质又是电介质，具有磁吸收和电吸收两种功 能，是性能极佳的吸波材料，与其它吸波材料相比，它还具有 体积小、吸波效果好、成本低的特点。但它也具有密度大、高 温特性差等缺点。
最全吸波材料专业调研报告
2.3 吸波材料制备
D 结构型吸波材料制备
以郑夏莲博士《结构型吸波复合材料制备与吸波性能研究》论文中 介绍的以环氧树脂为基体、FeCuNbSiB纳米晶粉体为吸波剂、玻璃 纤维为增强相的结构型吸波材料为例，介绍结构型吸波材料制备
(1)将玻璃纤维布按照试样形状裁剪成方形块若干备用；剪裁若干张 聚酯薄膜并涂上脱模剂, 铺于实验平台上备用; (2)按配方配制含有吸 波剂的环氧树脂胶液备用;(3)按计算所需的每层重量的混合胶液倒在 铺好的玻璃纤维布上，用玻璃棒糊均匀，依次类推，直到达到所需 要求的厚度;(4)涂覆完毕，在一定温度下固化后，脱模并将复合板裁 剪成需要的尺寸。
规则，最终形成宏观电偶极矩，即极化过程；磁场将会使得介质内电
子形成的不规则、无定向微观电流趋向规则定向的排布，最终形成宏
观的磁偶极矩，即磁化过程；此外介质中可自由移动的带电粒子在外
场的作用下将会发生运动，形成传导电流。以上即为电磁场与物质相
互作用时发生的三个物理过程，通过这些物理过程，外界入射的电磁
磁损耗 角正切
特征阻 0 0 r r ' j '',
抗:
E A r, t e e jk0nz jt
界面反射系 1 0 , 1 21 ,
数和透射系 1 0
1 0
A r, t e e e k0n''z jk0n'z jt
通过介质的极化弛 豫损耗和欧姆损耗 来损耗电磁波
通过材料磁滞损耗、涡 流损耗、磁后效、自然 共振以及畴壁共振作用 等来吸收电磁波
2.2 吸波材料的分类
按吸波原理划分
吸收型是材料本身对电磁波的吸收与衰减，基本类型有复磁导率与 复介电常数基本相等的吸收体、 阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表 面电流的薄层吸收体
吸波材料的物理机制及其设计
吸波材料的物理机制及其设计随着科技的快速发展，各种电子设备和无线通信技术的广泛应用，电磁波污染日益严重。
为了有效减少电磁波的干扰和危害，吸波材料的研究和开发备受。
本文将介绍吸波材料的物理机制及其设计方法。
吸波材料的主要物理机制包括阻抗匹配、电磁共振和表面等离子体等。
阻抗匹配：吸波材料通过调整自身的阻抗与周围环境的阻抗相匹配，使电磁波能够无反射地进入材料内部，从而减少反射损失。
这种机制的实现通常需要采用具有高导电性能的材料。
电磁共振：吸波材料通过特定频率的电磁波激发自身的共振，产生强烈的电磁耦合，从而吸收特定频率的电磁波。
这种机制需要精确的材料选择和结构设计。
表面等离子体：表面等离子体是一种自由电子和离子共存的激发态，它可以与电磁波产生强烈的耦合，从而实现电磁波的吸收。
这种机制通常需要具有特定表面结构和成分的材料。
材料类型和制备方法的选择：根据应用场景的不同，吸波材料可分为导电涂料、导电纤维、导电颗粒等。
制备方法可包括物理法、化学法和生物法等。
正确选择材料类型和制备方法对于提高吸波性能至关重要。
吸收机制的分析：在吸波材料的设计过程中，需要深入分析每种吸收机制对材料吸收性能的影响。
例如，阻抗匹配机制需要材料的导电性能和阻抗匹配程度，电磁共振机制需要材料的磁导率和介电常数等。
实验设计和参数优化：通过实验设计和参数优化，可以确定材料的最佳制备参数，从而提高吸波性能。
例如，通过调整导电涂料的组分、厚度和固化条件等参数，可以获得最佳的吸波效果。
混合设计：为了满足特殊需求，可以采用混合设计的方法，如纳米粒子/高分子吸收材料等。
纳米粒子具有优异的物理化学性能，可以与高分子材料相结合，形成具有优异吸波性能的复合材料。
吸波材料在电磁波防护领域具有重要意义，其研究和应用前景广阔。
本文介绍了吸波材料的物理机制和设计方法，强调了吸波材料的重要性及其应用前景，并提出了未来研究方向。
为了进一步提高吸波材料的性能，需要深入探索物理机制、优化制备工艺、发掘新型吸波材料以及开展跨学科合作研究等。
纳米复合吸波材料制备及性能研究
合 ．需要注意 的是混 合的方式需要逐滴 的加入 ．并 在混合后充分 搅拌 工 艺．２００５．０２：１００５—１２９９
一 定的热量诱发 自身的高放热反应体 系中的局部形成前沿燃烧波 ，产 （１０／４０）、６６．７％（２０／３０）、１００％（２５／２５）、１５０％（３０／２０）。
生化学反 应 ．然后利用化学反应 中提供 的热量下继续诱发产生反应 ．
将钡铁氧体前 驱物溶液与氧化钛 陶瓷微球按照一定的 比例混合 ．
经过 反复试验发现 ．空气 中的 电磁波 如果 想进入空 心微 球的 内
将 混合均匀 的粉末制成环状 的样 品，通过同轴传输／反射法来测试样 品 部 ．就需要依次穿过铁氧体层 、二氧化钛 中间层 、空心 陶瓷 微球的壁 。
中的复合粉末 ．在 ２－１８ＧＨｚ频段 内．所反映出的电磁波性 能
这样一来 ．每次电磁波在穿 过层与成之 间的时候 ．就会产 生衍射和反
乙醇 、０．２ｇ三乙醇胺 、钛酸 四丁酯 ，混合溶 液需 要充分搅拌 ５ｒ ａｉｎ，使溶 ［１］黄涛，黄英，贺金瑞 吸波材料研究 进展【 玻璃钢／复合材料，２００３（１）：３７—４０．
液呈现出澄清的状态 ．然后将 搅拌好 的溶液 与之前 的空心微球 溶液混 ［２］郭亚平 ，郭亚军，吕君英 聚苯胺／铁 氧体复合颗粒 的合 成与表征 【Ｊｌｌ材料科学 与
就这样持续不断 的反应 ．形成蔓延状 态的燃烧波ｌ引。在燃烧波 的推进 并利用超声波对混合溶液进行 １０ｍｉｎ分散震荡 ．然后通过水浴加热混
下 ．原有 的混合料物 经过充分的化学反应 后转化 为产 物 ．随着燃烧 波 合溶液 ．其温度要达 到 ８０℃，蒸 发混合溶液 中多表面制备二氧化钛包覆的外壳
射的现象 ．在 电磁波进入空 心微 球内部 的时候 ．就必须经 过多次的衍
吸波材料的制备及其研究方法方案课件
VS
详细描述
气相沉积法是一种制备吸波材料薄膜的方 法。通过将反应气体在一定条件下进行化 学反应，如热分解、化学合成等，使气体 中的金属元素或非金属元素转化为固态薄 膜，形成具有特定结构和性能的吸波材料 薄膜。这种方法可以制备出高质量、高性 能的吸波材料薄膜。
其他制备方法
总结词
除了上述几种制备方法外，还有许多其他制 备吸波材料的方法，如物理气相沉积、电化 学沉积、模板法等。
吸波材料的制备及其研究方法方案
目录
• 吸波材料概述 • 吸波材料的制备方法 • 吸波性能研究方法 • 吸波材料研究进展 • 吸波材料制备及其研究展望
01 吸波材料概述
吸波材料的定义与分类
吸波材料的定义
吸波材料是指能够吸收、散射和干涉电磁波，将电磁能转化为热能或其形式的 能量的材料。
吸波材料的分类
复合吸波材料
利用不同材料的复合，实现宽频范围的电磁波吸收和转化。
周期性结构吸波材料
通过设计周期性结构，利用共振和干涉等效应，实现宽频范围的电 磁波吸收。
多功能吸波材料研究进展
温度敏感性吸波材料
利用温度敏感性材料，实现电磁波吸收与温度调控的 结合。
光响应性吸波材料
利用光响应性材料，实现电磁波吸收与光调控的结合 。
用于电磁辐射防护、电子设备散热、 微波暗室等领域，提高设备性能和安 全性。
吸波材料的发展趋势
多频谱兼容性
随着雷达和通信技术的发展，吸波材料需要具备更强的多频谱兼容性 ，以满足不同频段的吸收需求。
超薄轻量化
随着武器装备和电子设备的小型化，吸波材料需要具备更薄的厚度和 更轻的重量，以提高设备的机动性和作战能力。
详细描述
溶胶-凝胶法是一种制备吸波材料的常用方法。首先将金属盐溶液进行浓缩，加入适量的聚合剂如醇、醚等，使 溶液中的金属离子形成溶胶。然后通过干燥、热处理等手段使溶胶中的金属离子进一步聚合、缩聚，最终形成具 有特定结构和性能的吸波材料。
电磁吸波材料研究进展
电磁吸波材料研究进展引言：随着科技的不断进步，电磁吸波材料作为一种能够吸收和衰减电磁波的材料，日益受到人们的。
电磁吸波材料的研究对于提高电磁设备的性能、降低电磁干扰以及保护人体健康等方面具有重要意义。
本文将详细介绍电磁吸波材料的基本原理、研究现状和发展前景，以期为相关领域的研究提供参考。
电磁吸波材料的基本原理：电磁吸波材料主要通过磁导率、介电常数和电阻率等参数来吸收电磁波。
磁导率是衡量材料对磁场响应能力的参数，介电常数则反映了材料在电场下的响应能力，而电阻率则决定了材料对电磁波的损耗能力。
常见的电磁吸波材料包括金属吸波材料、碳基吸波材料、导电高分子吸波材料等。
金属吸波材料如铁、镍、钴等，具有高磁导率和介电常数，能够吸收大量的电磁波。
但是，金属吸波材料的电阻率较低，容易导致电磁波的反射和二次辐射。
碳基吸波材料如石墨、碳纤维等，具有高导电性和介电常数，能够吸收一定量的电磁波。
但是，碳基吸波材料的磁导率较低，吸收效果有限。
导电高分子吸波材料如聚酰亚胺、聚苯胺等，具有高导电性和磁导率，能够吸收电磁波。
然而，导电高分子吸波材料的稳定性较差，使用寿命较短。
电磁吸波材料的研究现状：电磁吸波材料在各个领域都有广泛的应用，如电磁屏蔽、隐身技术、微波器件等。
在军事领域，电磁吸波材料可以用于降低舰船、飞机等军事目标的雷达反射面积，提高其隐身性能。
在民用领域，电磁吸波材料可以用于手机、电脑等电子设备的电磁屏蔽，减少电磁辐射对人体的影响。
目前，国内外对于电磁吸波材料的研究主要集中在新型材料的研发、制备方法的改进以及应用领域的拓展等方面。
研究者们不断探索新的电磁吸波材料，如纳米吸波材料、复合吸波材料等，以获得更好的吸收性能和更广泛的应用。
电磁吸波材料的发展前景：随着科技的不断进步，电磁吸波材料的研究也将不断深入。
未来，电磁吸波材料将朝着以下几个方向发展：1、高性能化：研发具有更高吸收率和更宽吸收频带的电磁吸波材料，以满足不同领域的需求。
碳基吸波材料的研究进展
2、市场需求
随着无线通信、航空航天、军事等领域的快速发展，对吸波材料的需求日益 增长。尤其是在5G、6G通信技术的发展中，由于其高频段的特点，对吸波材料的 要求更加严格。因此，市场对高效、轻质、环保的碳基碳基吸波材料方面取得了许多重要成果。例如，中国科 学院上海硅酸盐研究所成功制备出了具有优异吸波性能的碳化硅纳米线，其吸收 电磁波的频率范围较宽，具有很好的应用前景。此外，还有研究者在石墨烯中引 入磁性元素，制备出了具有磁性的石墨烯复合材料，从而拓展了其应用范围。
1、卫星导航系统
在卫星导航系统中，由于高频率电磁波的干扰，会对定位精度和稳定性产生 不利影响。碳基吸波材料可以有效地吸收这些干扰电磁波，提高卫星导航系统的 性能。
2、光电探测器
光电探测器在军事、航空航天、环境监测等领域有着广泛应用。在这些领域 中，探测器需要尽可能地减少外部电磁场的干扰，以获得准确的光电信号。碳基 吸波材料可以有效地吸收电磁场，提高光电探测器的稳定性和可靠性。
应用前景
由于碳基复合吸波材料具有优异的电磁吸收性能和稳定的物理化学性质，因 此具有广泛的应用前景。例如，它可以应用于军事装备中，吸收雷达波和无线电 信号，提高装备的隐身性能；可以应用于室内装饰材料中，吸收电磁辐射，保护 人体健康；可以应用于汽车、高铁等交通工具中，吸收电磁噪声，提高乘坐舒适 度；还可以应用于电子设备中，吸收电磁干扰，提高设备的稳定性和可靠性。
参考内容
引言：
随着现代科技的快速发展，电磁波的应用越来越广泛，与此电磁波的污染问 题也日益严重。为了有效吸收和衰减电磁波，吸波材料成为了研究的热点。碳纳 米管作为一种新型的纳米材料，具有优异的物理化学性能，近年来也被广泛应用 于吸波材料领域。本次演示将详细介绍碳纳米管吸波材料的研究进展。
吸波材料的吸波原理及其研究进展
吸波材料的吸波原理及其研究进展一、本文概述随着现代科技的飞速发展，电磁波在各个领域的应用日益广泛，但同时也带来了电磁干扰和电磁辐射污染等问题。
为了有效应对这些问题，吸波材料作为一种能够吸收并减少电磁波传播的材料，受到了广泛关注。
本文旨在探讨吸波材料的吸波原理及其研究进展，以期为相关领域的科学研究和技术应用提供参考。
本文将简要介绍吸波材料的基本概念、分类及其应用领域。
在此基础上，重点分析吸波材料的吸波原理，包括电磁波的入射、吸收和散射过程，以及吸波材料内部结构与电磁波相互作用的机理。
通过对吸波原理的深入剖析，有助于理解吸波材料的性能特点及其优化方向。
本文将综述近年来吸波材料的研究进展。
包括新型吸波材料的开发、性能优化、应用拓展等方面。
通过对比分析不同研究团队的研究成果，揭示吸波材料领域的发展趋势和研究热点。
也将探讨当前研究中存在的问题和挑战，为未来研究提供思路和建议。
本文将对吸波材料的未来发展进行展望。
结合当前科技发展趋势和市场需求，预测吸波材料在未来可能的应用领域和市场前景。
针对吸波材料研究中存在的难题和挑战，提出可能的解决方案和发展方向，以期推动吸波材料领域的持续进步和发展。
二、吸波材料的吸波原理吸波材料是一类能够有效吸收并减少电磁波在其表面反射的特殊材料。
其吸波原理主要基于电磁波的入射、传播和衰减过程。
当电磁波入射到吸波材料表面时，会发生一系列复杂的物理和化学作用，这些作用共同作用导致电磁波能量的减少和吸收。
吸波材料的表面通常具有一定的粗糙度或特殊结构，这些结构能够有效地增加电磁波在材料表面的散射和漫反射，从而减少电磁波的直射反射。
这种表面散射和漫反射的过程可以降低电磁波在材料表面的反射率，使得更多的电磁波能够进入材料内部。
吸波材料内部通常含有一些特殊的电磁介质，如磁性材料、导电高分子等。
这些介质能够有效地吸收电磁波的能量，并将其转化为其他形式的能量，如热能、化学能等。
磁性材料能够通过磁化过程吸收电磁波中的磁场能量，而导电高分子则能够通过电子的迁移和碰撞吸收电磁波中的电场能量。
螺旋形碳纤维结构吸波材料的制备及其吸波性能研究
摘
要 ：用基板 法 以 乙炔为碳 源 ，镍板 为催 化 剂 ，Ｐ １ Ｃ 为助催 化剂 ，通过化 学气相 沉积制备 了螺旋
形碳 纤维 手性吸 收剂 ，并研 究 了其在２ １ Ｈｚ ～ ８Ｇ 的微 波 电磁 特性 ：具 有较 高的介 电损耗 ，电磁 参数
沿 课 题 。
２１ 第 卷 ４ （ 第 ３ 黪 ０１ ８ 第期 总 ４期） 年
向 居
Ａ ｕｔ ｈｏｒ ｉｙ Ｆｏｒ ｔ Ｕｍ
一
…
１ ５ 年Ｄ ｖｓ 人 在 金 属催 化 剂 存 在 的条 ９ ３ ａｉ 等 件 下 ，使Ｃ 不 平 衡 分 解 制 备 出 了螺 旋 形碳 纤 Ｏ
图 １卧 式 炉 基 板 法 制 备 螺 旋 形 手 性 碳 纤 维 的 装 置 简 图
２３电磁参数 测试 ．
螺旋 形碳 纤维 的微 波 复介 电常数 和 复磁 导 率 的 测 试 在 北 京 航 空材 料研 究 院进 行 。通 过 Ａｇｌ ｔ ７ ２ Ｓ 络 分 析 仪 ，用 同轴 线法 测 试 ｉ ｎ ２ Ｅ 网 ｅ ８ 螺 旋 形 碳 纤 维 在２ １ Ｈ 的 电磁 参 数 ，把 螺 ～ ８Ｇ ｚ
可 能 特 别 大 ， 所 以常 规 吸 波 材 料 的 发 展 受 到 定 的限制 。
一
在 微波段 内具有 电磁波 活 （ ｅｔ ｍａｎｔ ［ ｅ ｃ ｏ ｇ ｅｃ ￣ ｌ ｒ ｉ
ａｔ ｉ ） ｃｉ ｔ 的手 性材 料 作 为 吸波 材 料 具 有 很 大 的 ｖｙ
隐 身 技 术 中 不 可 缺 少 的一 部 分 ，吸 波 材 料 按 其 成 型 和 承 载 能 力 ， 可 以分 为 涂 敷 型 吸 波 材
一种吸波材料及其制备方法[发明专利]
![一种吸波材料及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/edc02b0082c4bb4cf7ec4afe04a1b0717fd5b3f3.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811156780.3(22)申请日 2018.09.30(71)申请人 北京环境特性研究所地址 100854 北京市海淀区永定路50号(72)发明人 杨智慧 孙新 张久霖 田江晓 孔淑兰 于海涛 (74)专利代理机构 北京格允知识产权代理有限公司 11609代理人 周娇娇(51)Int.Cl.B32B 27/28(2006.01)B32B 27/08(2006.01)B32B 7/12(2006.01)B32B 37/12(2006.01)B32B 27/40(2006.01)H05K 9/00(2006.01)(54)发明名称一种吸波材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种吸波材料及其制备方法，所述吸波材料包含多层石墨烯膜和多层低介电介质膜，石墨烯膜和低介电介质膜交替叠放，并且表面为石墨烯膜，底面为低介电介质膜；其中，每层石墨烯膜具有不同的表面方块电阻，并且从表面到底面，石墨烯膜的表面方块电阻逐渐降低。
本发明通过调节石墨烯膜的电磁参数及其与低介电介质的阻抗匹配，可在一定范围内调节吸波材料的吸收频段与吸收性能，形成轻质宽频段微波吸波材料。
该吸波材料用于微波暗室，可以有效衰减2～40GHz波段范围的电磁波，而厚度小于220mm，密度小于0.3g/cm 3。
权利要求书2页 说明书9页 附图2页CN 109228587 A 2019.01.18C N 109228587A1.一种吸波材料，其特征在于，所述吸波材料包含多层石墨烯膜和多层低介电介质膜，石墨烯膜和低介电介质膜交替叠放，并且表面为石墨烯膜，底面为低介电介质膜；其中，每层石墨烯膜具有不同的表面方块电阻，并且从表面到底面，石墨烯膜的表面方块电阻逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料的总厚度为10mm～220mm；所述吸波材料的叠放层数为10层～40层；和石墨烯膜的表面方块电阻按照10Ω～50Ω/层的幅度进行降低。
微波吸收材料的制备及其性能研究
微波吸收材料的制备及其性能研究在现代化的工业生产和各行各业的科学研究中，微波技术逐渐成为了一个热门的研究方向。
不过，微波技术在高速通讯、雷达探测、飞行和车辆等领域的广泛使用也带来了一些问题。
比如，微波辐射可能会对人体和环境造成影响，而微波波束可能会被一些不法分子用作干扰和破坏。
为了解决这些问题，学界和产业界开始着手研究微波吸收材料。
目前，微波吸收材料的研究已经成为了一项热门的研究课题，其制备和性能研究也日渐成熟。
一、微波吸收的原理微波吸收的原理主要是基于电磁波与材料之间的相互作用。
一般而言，当电磁波与物质相互作用时，电磁波会产生反射、透射和吸收三种现象。
其中，吸收现象是微波波束被材料吸收并转化为热能的现象。
微波吸收材料的制备就是根据这个原理，设计出一种能够有效吸收微波波束并且具有一定功率转化效率的材料。
二、微波吸收材料的制备目前，微波吸收材料的制备方法主要包括物理法、化学法、生物法和复合法等。
这些方法的具体实现原理各不相同，但是它们的最终目的都是制备出一种能够有效吸收微波波束的材料。
下面分别介绍这些方法的制备原理和特点。
1.物理法物理法制备微波吸收材料主要是基于材料的电学、磁学、结构学等物理性质来实现的。
其中，电学材料的制备方法主要包括热蒸发法、溅射法和离子束溅射法等。
而磁学材料的制备方法主要包括化学气相沉积法和均相共沉淀法。
这些物理法制备出的微波吸收材料具有体积小、密度高、壁厚薄等特点，但也存在着生产成本高、生产规模小等问题。
2.化学法化学法制备微波吸收材料主要是利用化学反应把吸收物质引入到材料内部，实现微波波束吸收的过程。
其中，溶胶-凝胶法、复合物法、聚合物法和水热法等化学法制备微波吸收材料的方法更为成熟。
这些方法制备出的材料具有制备方便、成本低、生产规模大等优点，但是其缺点也很明显，例如杂质较多、制备过程中需要严格控制温度等。
3.生物法生物法制备微波吸收材料主要是利用生物体自身的机能和特点，将生物体内的化学和生物元素制备成微波吸收材料。
高分子化二茂铁吸波材料的分子设计、合成与性能研究的开题报告
高分子化二茂铁吸波材料的分子设计、合成与性能研究的开题报告一、研究背景随着电子通信技术、联网技术、雷达导航、航空航天等领域的发展，对高性能微波吸收材料的需求越来越大。
近年来，吸波材料的研究越来越受到人们的关注。
其中，高分子化合物是一种理想的吸波材料，因其具有可塑性和易加工性，具有广泛的应用前景。
目前，已经研究出了多种高分子吸波材料，但是它们的性能还不够优良，需要进一步改进和提高。
二、研究目的本研究旨在通过对高分子化二茂铁吸波材料的分子设计、合成与性能研究，寻找一种性能优良的吸波材料，满足微波吸波材料在航空航天、雷达导航等领域中的使用需求。
三、研究内容1. 根据吸波理论和分子设计原理，选择合适的高分子化合物，进行分子设计和合成；2. 对合成的高分子化合物进行物理化学性能测试，如热稳定性、力学性能、电学性质等的测试；3. 采用矢量网络分析仪对所合成的高分子吸波材料进行微波吸波性能测试；4. 分析测试结果，探讨吸波材料的微波吸波机理；5. 优化合成工艺和调整分子结构，进一步提高高分子吸波材料的性能。
四、研究意义通过本研究，可以迅速发展出性能优良的高分子吸波材料，推动微波技术的发展，提高航空航天、雷达导航等领域应用的效率，具有广泛的应用价值和社会意义。
五、研究方法1. 根据吸波理论和分子设计原理，选定合适的高分子化合物，并进行分子设计和合成；2. 对合成的高分子化合物进行物理化学性质测试，如热稳定性、力学性能、电学性质等的测试；3. 采用矢量网络分析仪对高分子吸波材料进行微波吸波性能测试；4. 根据测试结果，分析吸波材料的微波吸波机理；5. 优化合成工艺和调整分子结构，进一步提高高分子吸波材料的性能。
六、研究进展目前，我们已经从文献中收集了大量吸波材料的相关信息，并在此基础上进行了高分子化二茂铁的分子设计和合成。
接下来，我们将 start 主要的物理化学性质和微波吸波性能测试，并初步探索其吸波机理。
七、预期成果预计在本研究中将得到一种性能优良的高分子化二茂铁吸波材料，并对其微波吸波机理进行深入研究。
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吸 波 材 料 的 分 类
分类2
涂覆型
涂料(如铁氧体)
贴片（塑料、橡胶 和陶瓷）Fra bibliotek结构型
碳纤维骨架和 碳基体（碳粒 、碳化硅粉等 ） 组成的复合材 料
涂敷型吸波材料
将吸波涂料分散在有机高分子材料的黏结剂中，同时 加入一些其它附加物，采用涂刷或喷涂方法加工，经常温 固化形成涂层结构。该涂层适用于复杂曲面形体，且耐候 性及综合机械性能良好。涂敷型吸波材料工艺简单、使用 方便、容易调节。
纳米隐身涂料以其适用范围分为：防可 见光隐身涂料，防红外线隐身涂料，防紫 外线隐身涂料，防雷达波隐身涂料，防激 光探测隐身涂料，以及防红外线、可见光、 雷达波等多种谱段隐身涂料。
纳米隐身涂料的发展趋势
随着探测和制导手段的不断发展和完善， 对纳米隐身涂料提出更高的要求。今后纳米 隐身涂料进行研究开发的内容有：提高现有 的纳米隐身涂料的伪装效果；进行适应各类 背景的迷彩图案的设计研究；开发防中远红 外纳米隐身涂料；开发能吸收声纳波的防声 纳波探测纳米隐身涂料；开发可随环境自动 变色的“变色龙”纳米隐身涂料；开发在多 谱段均具有伪装作用的纳米隐身涂料等等。
(3)纳米材料：材料组分特征尺寸在0.1-100nm，它具有极好的吸波特性，频 带宽、兼容性好、质量小和厚度薄，对电磁波的透射率及吸收率比微米级粉 体要大得多。 (4) 磁纤维吸波涂层：吸波涂层材料中所使用的球状磁性吸收剂很难满足装 备对吸波涂层的苛刻要求。由铁、镍、钴及其合金制成的一种多层磁纤维吸 波涂层，其中纤维可通过多种吸波机制来损耗微波能量，因而可在较宽频带 内实现高吸收，且重量可减轻40-60%。其中，多晶铁纤维在微波低频段的吸 波性能尤为突出。 (5) 导电高聚物：导电高聚物具有共轭 π 电子的线形或平面形构型与高分子 电荷转移给络合物的作用，其电导率可在绝缘体、半导体和金属态范围内变 化，电磁参量依赖于高聚物的主链结构、室温电导率、掺杂剂性质、微观形 貌、涂层厚度、涂层结构等。
研究背景
军用科技领域，探 测技术(雷达、红外等) 与武器装备的隐身技术 之间的相互斗法，也促 进了宽频带高吸收率吸 波材料的研究。武器方 面，吸波材料和涂料技 术直接的联系也更为紧 密一些。
吸波材料
吸波材料的定义
吸波材料是一种使入射电磁波最大限度地进入到材 料内部，并且能够有效吸收衰减入射电磁波，将其 转化成热能等其它形式的能量而损耗掉或使电磁波 因干涉而消失的一种功能材料。 理想的吸波材料应具有吸收频带宽、质量轻、厚度 薄、机械性能好、使用简便等特点。
新宠：以碳基磁性吸波材料的制备为例
原理
纳米隐身涂料的基本设计原理就是 产生与背景一致的效果。在可见光下，产 生与背景一致的颜色；在电磁波辐照下， 产生与背景一致的反射波谱，使伪装目标 与背景色调亮度一致或改变形状。隐身涂 料还应该防止镜面反射，涂料均为无光或 平光，光泽最好在10%以下。
纳米隐身涂料分类
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结构型吸波材料
尽管涂覆型吸波材料已得到广泛应用，但其频带 窄、易脱落、涂层厚、比重大、使部件增重大等。近 年来，在涂覆型吸波材料基础上发展了结构型吸波材 料。它既有高的结构强度，又有好的吸波性能，而且 在一些条件下缓冲了厚度与重量上的矛盾。
(1)混杂纱吸波复合材料：通过增强纤维之间一定的混杂比例和 结构设计形式制造成的、满足特殊性能要求或综合性能较好的 复合材料。这种材料具有优良的吸透波性能，又兼具复合材料 重量轻、强度大、韧性好等特点。作为制造隐身飞机机身、导 弹壳体等部件，能大大减少隐身飞行器雷达散射截面。 (2)陶瓷型吸波材料：如SiC纤维、Al2O3纤维、Si3N4纤维吸波材 料等陶瓷型吸波材料能满足在特殊情况下耐高温、高速热气流 冲击的要求。 (3) C-C 吸波材料：能很好的减少红外信号和雷达信号。它具 有极稳定的化学键，抗高温烧蚀性能好、强度高、韧性大，还 具有优良的吸波性能。缺点是抗氧化性差，在氧化气氛下只能 耐400℃，涂有SiC抗氧化涂层的C-C材料抗氧化性能大大提高。
薄、轻、宽、强
非隐身材料与隐身材料比较示意图
雷达依据目标反射的电磁波来跟踪目标。根据反射信号的强 弱、方位、时间等信息可计算出敌方目标的方位、运动速度等。 目标的反射信号越强，雷达就越容易探测到目标。雷达隐身材料 （也称吸波材料）能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达 波，从而达到隐身的目的。吸波材料主要是通过电磁能转化为热 能而耗散或者使电磁波因干涉而抵消。
(1)铁氧体吸波涂料：是把铁氧体分散在有机高分子材料的黏 结剂中，同时还加入一些其它附加物。铁氧体可分为尖晶石型 、石榴石型和磁铅石型。自然共振是铁氧体吸收电磁波的主要 机制。自然共振是指铁氧体在不加外恒磁场的情况下，由入射 的交变磁场和晶体的磁性各向异性等共同作用产生的共振。由 于铁氧体既是磁介质又是电介质，具有磁吸收和电吸收两种功 能，是性能极佳的吸波材料，与其它吸波材料相比，它还具有 体积小、吸波效果好、成本低的特点。但它也具有密度大、高 温特性差等缺点。
分类
吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 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。
分类
吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 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。
溶胶凝胶法基于溶液中前驱体的羟基化和缩合，产物 的质量可以通过改变溶剂、温度、前驱体浓度、pH和 搅拌速率等参数来进行控制
自组装法
是指在没有外部引导的条件下，通过特定的局部反应， 利用已有的无序系统部件形成有组织的结构
新型吸波材料
纳米吸波材料
等离子体吸波材料
电路模拟吸波材料
吸波材料与涂料的结合应用
2016年5月13日
目录
吸波材料研究背景
吸波材料的分类
吸波材料的制备方法
吸波材料与涂料的结合应用
研究背景
随着科学技术和电子工 业的告诉发展，各种数字化， 高频化的电子电器设备如计 算机、无线电通讯设备等不 断的普及应用，它们在工作 室的电影迅速变化，向空间 辐射了大量不同波长和频率 的电磁污染（EMI），电磁 污染越来越严重，电磁辐射 已成为继大气污染、水污染 后又一大严重污染。
(6)手性吸波材料：手性是指一种物质与其镜像不存在几何对称 性，且不能通过任何操作使其与镜像重合。而手性吸波涂层是 在基体树脂中掺和一种或多种具有不同特性参数的手性媒质构 成。手性材料具有双各向同性的特性，其电场与磁场相互耦合 。在实际应用中主要有两类手性物体：本征手性和结构手性物 体。本征手性物体本身的几何形状即具有手性，如螺旋线等。 目前研究的吸波手性材料是在基体材料中掺杂手性结构物质形 成的结构手性复合材料。
(2) 超微磁性金属粉：磁性金属、合金粉末具有温度稳定性能 好，磁导率、介电常数大，电磁损耗大，有利于达到阻抗匹配 和展宽吸收频带等优点，是其成吸收材料的主要发展方向。而 超微磁性金属粉材料就是将超细磁性金属粉末与高分子黏结剂 复合而成，可通过多相超细磁性金属粉末的混合比例等调节电 磁参数，达到较为理想的吸波效果。金属微粉吸波材料主要有 两类：一是羰基金属微粉吸波材料；二是通过蒸发、还原、有 机醇盐等工艺得到的磁性金属微粉吸波材料。金属微粉吸波材 料微波磁导率较高、温度稳定性好，但抗氧化、耐酸碱能力差 ，远不如铁氧体；介电常数较大且频谱特性差，低频段吸收性 能较差；密度较大。
分类
吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 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
吸波材料的制备方法
以碳基磁性吸波材料的制备为例
填充法
向多孔碳材料中填充铁磁流体
首先填充磁性前驱体，随后对前驱体进行还原得到相 应的磁性物质
碳基磁性吸波材料的制备方法
模板法
为了获得高品质的磁性碳基材料，研究者提出了模 板法，即在受限空间内完成碳源的碳化和磁性物质 的形成
常用的模板还包括阳极氧化铝、聚合物和表面活性剂
气相沉积法
CVD法将包含沉积物的气源通入反应室，然后沉积在 基体上形成涂层，是制备一维纳米材料最常用的手段
许多课题组用 CVD法制备纳米或微米磁性碳材料，可 将Fe、Co和Ni等磁性金属粒子用碳进行包覆
溶胶凝胶法
该方法常被用来合成金属或金属氧化物与 Si 的纳米复 合材料。通过类比，研究者用其制备金属或金属氧化 物与碳的混杂复合材料，可以控制产物的尺寸、形状、 结构和性能