吸波材料研究进展
具有类似结构的石墨烯和MXene在电磁吸波领域的研究进展
03067张恒宇等：具有类似结构的石墨烯和MXcnc在电磁吸波领域的研究进展文章编号：1001-9731(2021)03-03067-08具有类似结构的石墨烯和MXene在电磁吸波领域的研究进展"张恒宇12，陈剑英肖红2,王妮1(1.东华大学纺织学院，上海201620；2.军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所，北京10()010)摘要：石墨烯和MXene作为两大新型二维材料，均具有高电导率、大比表面积，质轻等独特的结构与性能，近年来得到广泛的关注与研究，特别掀起对具有类石墨烯结构的MXene的研究热潮。
对两者的结构、吸波性能及研究现状进行对比，归纳总结其单一材料、与碳纳米管、磁性粒子、导电聚合物、碳纤维复合材料在电磁吸波领域的研究，并提炼出两者的吸波机制与吸波材料的设计原则，期待可以为基于二维材料的“薄、轻、柔、宽”新型电磁吸波材料的设计研究提供思路。
关键词：石墨烯;MXene;碳材料；二维材料；电磁吸波中图分类号：G353.11文献标识码:A DOI：10.3969/j.issn.1()01-9731.2021.03.0090引言电磁干扰给人们身体健康和环境安全带来的危害驱动人们对电磁屏蔽及吸波材料的研发。
电磁屏蔽材料是通过自由电子对电磁波的大量反射实现屏蔽，但不可避免的引起二次污染［1］，而吸波材料是依靠材料与自由空间阻抗的良好匹配和较强的衰减特性将电磁波能量转换为热能或其他形式能以达到吸收电磁波的目的，较为安全可靠。
为解决羰基铁、羰基钻、铁氧体等磁损耗型吸波材料较为厚重且易腐蚀，聚毗咯、聚苯胺等导电聚合物不易分散、导电性不够高等问题，近年来的研究重点偏向于石墨烯、碳纳米管、导电炭黑等碳系材料［2］,特别对于石墨烯以及类石墨烯结构的二维过渡金属碳/氮化合物(MXene)的研究尤为火热。
石墨烯(Graphene)从2004年问世以来便成为研究焦点［3］。
石墨烯的制备方法有多种，目前应用较为普遍的是氧化还原法，该方法产量高、操作简易，所得产物通常称为还原氧化石墨烯(rGO),表面存在含氧官能团，便于后续修饰与改性，并在电学、光催化、超级电容器、水处理、电磁屏蔽领域应用广泛［4］。
基于石墨烯吸波材料的研究进展
基于石墨烯吸波材料的研究进展石墨烯是一种具有单层碳原子组成的二维结构材料，具有独特的物理性质和广泛的应用前景。
石墨烯在电子学、光学、催化、传感等领域都有着重要的应用。
近年来，人们对石墨烯在吸波材料领域的研究越来越多，取得了一系列的研究进展。
石墨烯在吸波材料领域的应用主要基于它的优异的电磁波吸收性能。
由于其单层结构和高表面积，石墨烯可以吸收广泛的电磁波频段，包括微波、红外和可见光等。
此外，石墨烯还具有高导电性、热稳定性和机械强度等优点。
这些特性使得石墨烯成为一种有潜力的吸波材料。
石墨烯在吸波材料方面的研究主要集中在以下几个方面：首先是石墨烯的制备方法和结构调控。
石墨烯的制备方法有很多种，包括机械剥离、化学气相沉积和化学剥离等。
不同的制备方法会对石墨烯的结构和性能产生影响。
在吸波材料的应用中，石墨烯的结构对其吸波性能有很大的影响。
因此，研究人员通过结构调控来提高石墨烯的吸波性能。
例如，通过调控石墨烯的层数、缺陷和形状等参数，可以增强其吸波性能。
其次是石墨烯复合材料的设计和制备。
石墨烯可以与其他材料复合，形成复合吸波材料。
这些复合材料可以进一步提高石墨烯的吸波性能。
例如，将石墨烯与金属或其他纳米材料复合，可以实现宽频段和多频段的吸波性能。
石墨烯复合材料的制备方法有很多种，包括化学还原、溶胶-凝胶法和热还原等。
这些方法可以调控石墨烯与其他材料之间的相互作用，从而改变复合材料的吸波性能。
第三是石墨烯的吸波机理研究。
石墨烯的吸波性能与其导电性、介电性和磁性等有关。
石墨烯的吸波机理主要有电磁波的电导损耗、介电损耗和磁性损耗三部分构成。
石墨烯的电导损耗和介电损耗主要是由于其高导电性和高介电常数引起的，而石墨烯的磁性损耗主要是由于其磁性质引起的。
研究石墨烯的吸波机理，可以为进一步提高石墨烯的吸波性能提供理论基础。
最后是石墨烯在实际应用中的研究。
石墨烯的吸波材料在电磁波隐身、雷达探测以及太阳能电池等领域都有着广泛的应用。
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。
石墨烯基复合吸波材料的最新研究进展
通常将石墨烯与不同损耗机制的材料复合制备新型吸波材
石墨烯的损耗机制主要局限于与电导率有关的介电型损
料ꎬ向石墨烯中引入磁性金属成分制备石墨烯 / 磁性金属二元
耗ꎬ单独使用时阻抗匹配性较差ꎬ其微波吸收性能仍需进一步
复合吸波材料ꎬ是提高其吸波性能一种简单有效的解决方案ꎬ
提高
[２０]
５２
ꎮ 为了改善其作为电磁吸收剂存在的不足ꎬ研究人员
ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｉｔｈ ｌｉｇｈｔ ｗｅｉｇｈｔꎬ ｔｈｉｎ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓꎬ ｓｔｒｏｎｇ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｒｏａｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂａｎｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｎ ｕｒｇｅｎｃｙ. Ｇｒａｐｈｅｎｅ
ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｗｅｉｇｈｔꎬ ｌａｒｇｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙꎬ ｂｕｔ ａｌｓｏ ｈａｓ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｎｏｎ￣
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｄｅｒｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｓｅｖｅｒｅ. Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬ ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
随着电子技术在民用和军事领域的迅速发展ꎬ电磁防护
身等问题的关键因素ꎬ吸波材料的研究对军用领域和民用领
注 [１￣３] ꎮ 电磁屏蔽材料和吸波材料是解决电磁防护问题的关
电磁波吸收材料的研究进展_陈雪刚
第26卷 第5期 无 机 材 料 学 报Vol. 26No. 52011年5月Journal of Inorganic Materials May, 2011收稿日期: 2010-08-12; 收到修改稿日期: 2010-10-29基金项目: 中央高等学校基本科研业务费专项基金 Fundamental Research Funds for the Central Universities作者简介: 陈雪刚(1983−), 男, 博士. E-mail: chenxg83@ 通讯联系人: 叶 瑛, 教授. E-mail: gsyeying@文章编号: 1000-324X(2011)05-0449-09 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00449电磁波吸收材料的研究进展陈雪刚1, 叶 瑛1, 程继鹏2(1. 浙江大学 海洋科学与工程学系, 杭州310028; 2. 浙江大学 材料科学与工程学系, 杭州310027)摘 要: 吸波材料是武器装备的重要材料之一, 目前朝着“厚度薄、密度低、频段宽、吸收强”的方向发展. 本文综述了吸波材料的最新研究方法与进展, 并提出了现有研究中存在的不足及进一步研究的方向. 目前吸波材料的主要研究方向是制备纳米复合吸波材料, 对吸波材料进行表面改性或掺杂改性, 以及改变材料的微观形貌和结构设计等. 然而现有的研究集中在常规吸波材料上, 以摸索性的应用研究为主, 缺乏理论的指导和突破性的创新. 进一步的研究应以电磁波吸收理论为基础, 开发纳米复合吸波材料以及具有结构设计的纳米复合吸波材料, 并大力开展智能吸波材料与结构以及超材料吸波材料的研究与开发.关 键 词: 吸波材料; 铁氧体; 羰基铁; 碳纳米管; 纳米复合材料; 超材料; 综述中图分类号: TB34 文献标识码: ARecent Progress in Electromagnetic Wave AbsorbersCHEN Xue-Gang 1, YE Ying 1, CHENG Ji-Peng 2(1. Department of Ocean Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China; 2. Department of Materials Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: Electromagnetic wave absorbers (EMWAs) (i.e. microwave wave absorbers) are important materials formilitary equipment. Ideal EMWA should exhibit thin matching thickness, low density, broad bandwidth, and strong EM absorption. The recent advances of EMWA were reviewed in this study, and the shortcomings in current studies and approaches for further researches were suggested. Recent researches on EMWAs are mainly focused on the preparation of nanocomposites, doping or surface modification, and changing the micro-morphology and structures of EMWA. However, these studies concentrated on traditional EMWAs and applied researches, which lack of theo-retical guidance and breakthrough innovations. Further investigations should pay more attention on the nanocom-posites and nanocomposites with structure designing under the guideline of electromagnetic wave theory. Moreover, smart materials and structures and metamaterials are promising EMWAs with excellent properties.Key words: electromagnetic wave absorber; ferrite; iron carbonyl; carbon nanotube; nanocomposites; metamate-rials; review电磁波吸波材料, 即吸波材料是武器装备的重要材料之一. 吸波材料可以大幅降低飞行器的雷达散射截面, 从而提高其生存防御能力和总体作战性能. 自20世纪60年代以来, 吸波材料受到了更多的关注, 成为各国军方研制的热点. 采用了吸波材料的军事装备在冷战期间和冷战后的局部战争如海湾战争、科索沃战争、伊拉克战争中大放异彩.吸波材料的分类方法较多, 根据成型工艺和承载能力, 可分为涂覆型和结构性吸波材料两种; 根据吸波机理, 可分为电损耗型、磁损耗型以及手性材料、纳米材料等其它损耗型吸波材料. 本文综述了这些吸波材料的最新研究进展, 并提出了目前吸波材料研究中存在的问题以及进一步的研究方向.1 吸波材料的工作原理吸波材料通过将电磁波转换为热能或其它形式的能量实现对入射电磁波的有效吸收. 在具体评价450无 机 材 料 学 报 第26卷吸波材料的吸波性能时, 需要同时考虑衰减特性和阻抗匹配特性[1-2]. 衰减特性是指尽量提高材料电磁参数的虚部以损耗更多的入射电磁波, 而阻抗匹配特性是指通过创造特殊的边界条件, 使入射电磁波在材料介质表面的反射最小而尽可能多地进入材料内部(如图1). 目前一般使用反射率R 以及R <−10 dB 的频宽来表示材料的吸波性能. 根据传输线理论, 电磁波由阻抗为Z 0的自由空间垂直入射到阻抗为Z 的介质材料表面时, 反射率R (dB)为:0020lg ||Z Z R Z Z −=+0Z ⎛=⎜⎜⎝Z Z =对于有限厚度的单层吸波介质, 采用以下公式进行波阻抗Z 的计算:Z Z =其中: ε0和μ0分别为自由空间的复介电常数和复磁导率; ε和μ分别为材料的相对复介电常数和复磁导率. f 为电磁波频率, d 为吸波层厚度, c 为光速.根据材料的吸波机理, 吸波材料一般可分为电损耗型、磁损耗型和其它损耗型等三种. 导电高聚图1 吸波材料的工作示意图Fig. 1 Sketch map of electromagnetic wave absorber物、石墨等导电性强的材料的吸波机理主要为电损耗, 包括导电损耗和介电损耗两部分, 主要来源于电子极化、原子极化、固有电偶极子取向极化和界面极化等. 电损耗型吸波材料一般具有密度低、强度高、耐高温等优点, 但其吸波性能较差、吸波频带较窄. 铁氧体、羰基铁、氮化铁等磁性材料的吸波机理主要为磁损耗, 磁损耗可分为涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗等三类. 磁损耗型吸波材料吸收强、频带宽, 但其最大的缺点是密度较大、稳定性较差(表1). 此外, 随着科技的发展, 还出现了手性材料、纳米材料和超材料等其它损耗型吸波材料.2 电损耗型吸波材料2.1 导电高聚物导电高聚物是具有π电子共轭体系的高聚物经化学或电化学掺杂后由绝缘体转变为导体的高聚物的总称. 目前普遍认为导电高聚物能够导电是因为导电高聚物经掺杂后其链结构上存在激发子, 激发子的存在和跃迁使其具有了导电性[3]. 导电高聚物的电导率可在绝缘体、半导体和金属态范围内变化, 当其电导率σ在10−4 ~1 S/m 之间时, 材料呈半导体特性, 具有良好的吸波性能[4]. Stein 等[3]研究了聚吡咯在1.0~2.0 GHz 范围内对电磁波的吸收性能, 发现其最高衰减可达−26 dB; 对聚苯胺和聚噻吩的吸波研究表明, 其对X 波段电磁波的反射率均在−10 dB 以下[5].导电高聚物作为吸波材料具有可分子设计和合成、密度低、力学性能好、组分易控制、导电率范围宽等优点. 然而, 单独的导电高聚物材料还存在吸波频段较窄、制备工艺要求严格、高温稳定性表1 吸波材料的分类及特征Table 1 Classification and characteristics of EMWAsCategoriesLow density Broad bandwidth Strong absorption High mechanicalperformanceLow cost Thermal and chemical stabilitiesConductive polymers √ × × √× ×Carbon √ × × √ √ √ Dielectric loss EMWAsSiC fibers √ × × √ × √ Ferrites× √ √ × √ × Iron carbonyl × √ √ × × × Magnetic lossEMWAsUltrafine metallicpowder × √ √ × × × Chiral materials √ × × − − − Plasma EMWA − √ √ − × − Nanomaterials √ √ √ √ × × Other EM-WAsHoneycomb EMWA√√√××−第5期陈雪刚, 等: 电磁波吸收材料的研究进展 451差和电磁吸收特性较低等缺点. 目前人们对导电高聚物的研究主要集中在导电高聚物的复合材料上. 例如, 将聚苯胺插层进入蒙脱石晶格内部[6], 形成聚苯胺/蒙脱石纳米复合物, 与纯聚苯胺相比, 聚苯胺/蒙脱石复合物的吸波性能更强.目前导电高聚物材料的吸波频带还较窄, 要实现其实用化, 还需通过研究其掺杂机理与方法、探索导电高聚物复合材料的最佳结构组成, 以满足吸波材料强吸收和宽频段的要求.2.2碳系吸收剂碳系吸收剂主要包括石墨和炭黑、实心碳纤维和中空碳纳米管等. 碳系吸收剂具有原料来源广泛、制备工艺简单、密度低、电导率高、吸附性能强等优点, 常被用作强吸收吸波材料的载体、多层吸波体的匹配层等.石墨和炭黑常被用来与高分子材料复合, 以调节高分子复合材料的导电率, 从而提高吸波效果; 复合材料的电导率随炭黑和石墨浓度的增高而增大, 在X和Ku波段具有良好的吸波性能[7].碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体加热而成的纤维状碳材料, 具有密度低、强度大、热膨胀系数小等优点, 主要通过电损耗和电磁波在纤维之间的散射衰减入射电磁波. 目前单独应用于吸波材料的碳纤维主要是低温处理的短切碳纤维[8].碳纳米管是由碳原子组成, 似石墨原子层弯曲成管状结构的新型碳材料. 碳纳米管具有耐热、耐腐蚀、耐热冲击、传热和导电性好、高温强度高、密度低等优点. 由于碳纳米管具有高比表面积以及大量可以使界面极化的悬挂键, 加上其宏观量子隧道效应, 碳纳米管具有良好的吸波性能[9].然而由于碳系吸收剂的介电常数较大, 造成在单独使用时吸波层的阻抗匹配特性较差, 存在吸收频带窄、吸收性能弱等缺点. 目前一般将其与磁损耗型吸收剂如铁氧体、羰基铁、单质金属微粒等复合制成复合材料, 以达到低密度和强吸收的目的. 例如, 目前应用于吸波材料的碳纤维一般为表面包覆有金属涂层、无机非金属陶瓷涂层[11]或高分子涂层的碳纤维[12]或经掺杂改性的碳纤维[13]. 将碳与单质金属[14]和金属合金[15]复合后, 所得复合材料的吸波性能均优于单一使用时的性能. 由于碳纳米管的限域作用, 可以使碳管内的物质稳定化, 通过研究和开发碳纳米管包裹材料还可以得到高性能的吸波材料. 例如, 在2~18 GHz范围内, 5wt%填充率时, 包裹了Sn纳米晶的多壁碳纳米管(图2)的复介电常数和电损耗角正切都得到了显著的提高[10]. 在碳纳图2 MWCNTs (a)和Sn填充MWCNTs (b)的TEM照片; (c), (d)Sn填充MWCNTs的HRTEM照片[10]Fig. 2 TEM images of (a) raw MWCNTs and (b) Sn-filled MWCNTs; (c) and (d) HRTEM images of the Sn-filled MWCNTs[10]米管中包裹Fe后, 当填充率为20wt%时, 其介电常数下降, 而磁导率及磁损耗角正切得到有效的提高, R<−10 dB的带宽为2.9 GHz, 最低反射率为−31.7 dB[16]; 包裹了Fe的碳纳米管与铁氧体复合后, 其吸波性能大于单纯的铁氧体或碳纳米管, 当铁氧体浓度为60wt%时, 最低反射率可达−50.5 dB[17]. 此外, 碳纳米管包裹Ag、Er2O3、Co[18-19]、SiO2[20]等复合吸波材料也得到了研究与开发.2.3 SiCSiC吸波材料的应用形式多以SiC纤维为主. SiC纤维是国内外研制和生产的最重要的耐高温陶瓷吸波纤维, 具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗蠕变、低密度等特点. SiC纤维是一种宽带隙半导体, 其电阻率可调, 因而在多层吸波体中即可用作透波层, 又可用作损耗层.由于SiC纤维的电阻率可调、力学性能优异且耐高温, 前人对SiC纤维用于耐高温结构吸波材料进行了深入的研究. 目前通常采用表面改性、掺杂改性和高温处理等方法[21]调整SiC纤维的电阻率.SiC纤维具有密度小、耐高温性能好和吸收频带宽等优点, 但其较低的吸波效率限制了其在吸波材料领域的应用. 通过掺杂处理形成SiC复合材料可以有效地提高材料的吸波性能[22], 例如采用聚碳硅烷前驱体法制备的SiC/CNTs纳米复合材料[23]具452 无机材料学报第26卷有优异的吸波性能, 当聚碳硅烷的含量为15wt%时, 复合材料具有最高的介电常数和损耗角正切, R<−15 dB 的带宽可达11 GHz. 将Al掺杂进入SiC粉体中[24], 当Al的掺杂量为30%时, 材料在8.2~12.4 GHz具有最高的介电常数和介电损耗. 此外, 在SiC微粒外包覆一层Ni[25]后同样可以增强SiC的介电常数和介电损耗.3磁损耗型吸波材料传统的磁损耗型吸波材料主要包括铁氧体、羰基铁及多晶铁纤维、超细金属粉和氮化铁等. 这些磁损耗型吸波材料具有磁导率和磁损耗高、阻抗匹配特性好、吸波性能强等优点, 是最具有实际应用价值的吸波材料. 本节着重介绍铁氧体、羰基铁、超细金属粉以及其他磁性吸收剂的研究现状, 存在的不足以及发展方向.3.1铁氧体铁氧体具有价格低廉、制备工艺简单、吸波性能好等特点, 是目前研究较多且比较成熟的吸收剂. 铁氧体对电磁波的损耗同时包括介电损耗和磁损耗, 其中最主要的损耗机制为剩余损耗中的铁磁自然共振吸收[26]. 铁氧体吸波材料通常可分为立方晶系尖晶石型(AFe2O4)、稀土石榴石型(R3Fe5O12)和六角晶系磁铅石型(AFe12O19)等三种, 其中六角晶系铁氧体因具有片状的结构、较高的磁晶各向异性场H k 以及具有较高的自然共振频率f m, 成为优异的高频段微波吸收材料. 不同的六角晶系铁氧体具有不同的频率特性和温度稳定性, 其中M型和W型铁氧体的自然共振频率较高, 而Z型和M型的温度稳定性较好. Ba系M、W和Z型六角铁氧体是目前国内外研究较多的铁氧体吸收剂.铁氧体的吸波性能主要取决于其组分配方、制备工艺和形貌等. 研究发现, 改变Ba-M型铁氧体中掺杂物Ti和Mn的含量, 可以改变其μ", 从而在很大程度上达到阻抗匹配的目的[27]. 采用Co、Ti 取代部分Ba铁氧体[28], 可以破坏铁氧体的结晶过程, 从而影响其磁性能和吸波性能, 其在Ku波段R<−20 dB的带宽达2.5 GHz[29]. 在铁氧体中适量掺杂部分其它稀土元素如La、Ce、Nd、Sm或Dy等, 都可以提高铁氧体在高频段的吸波性能, 并拓宽其吸收频带[30-31]. 在制备工艺方面, Ni-Zn铁氧体的粒径及其对电磁波的反射率均随煅烧温度的升高而增大[32]. 而在形貌方面, Song等[33]研究了Mn-Zn铁氧体的粒径对其吸波性能的影响, 发现在2~18 GHz 其吸波性能随平均粒径的增大、匹配频率的降低而降低. Pullar等[34]采用Sol-Gel工艺制备了微米级的铁氧体纤维, 通过测量体积百分比为30%的磁参数, 得出磁导率实部为0~12, 虚部为0~6.由于铁氧体具有良好的频率特性, 磁导率较高、介电常数较小, 适合用作匹配层, 在低频段拓宽频带方面具有良好的应用前景. 然而铁氧体的温度稳定性较差、密度很高, 限制了其在隐身飞行器中的应用. 为了克服这些不足, 一般通过将铁氧体与碳材料、高分子和其它磁损耗吸收剂复合.将铁氧体与密度低、电损耗的碳材料或导电高聚物复合, 不仅可以大幅降低材料的密度, 还可拓宽其吸波频带, 提升吸波性能. Wu等[35]的研究表明, 将竹炭与铁氧体复合后材料呈现超顺磁性, 其吸波性能比单一的竹炭或铁氧体都要强. 采用聚苯胺(PANI)包覆铁氧体颗粒[36], 结果表明, PANI与铁氧体之间存在化学键合作用, 其吸波性能与被包覆铁氧体的含量关系密切, 当铁氧体的质量百分含量为15%时材料的吸波性能最佳.此外, 铁氧体还可与其它各种有助于增强其吸波性能或降低其密度的材料复合.将羰基铁与La1-x Sr x MnO3复合后, 其吸波涂层厚度小于达到同等吸波性能时羰基铁粉体的厚度, 厚度为0.8mm时最低反射率为−12.4 dB[37]. Chen等[38]制备了多孔的Fe3O4/Fe/SiO2纳米棒(图3), 这种材料是良好的电损耗与磁损耗的互补体, 可以作为性能良好的吸收剂. Tang等[39]制备了Fe掺杂ZnO包覆的Ba铁氧体复合材料, 结果表明ZnO层对复合材料的电磁参数具有重要的影响, 通过调节ZnO层可调整其微波吸收性能. 将α-Fe与Z型Ba铁氧体复合后[40], 由于形图3 多孔Fe3O4/Fe/SiO2纳米棒的TEM照片[38]Fig. 3 TEM images of (a) porous Fe3O4/Fe/SiO2 core/shell nanorods. The inset: products without SiO2 shells (b) a pore in the core/shell structures; (c) HRTEM image and the corre-sponding SAED pattern of the core[38]第5期陈雪刚, 等: 电磁波吸收材料的研究进展 453状各向异性和交换偏置, 其矫顽力高于α-Fe和Z型Ba铁氧体, 具有优异的吸波性能.3.2羰基铁羰基铁是一种典型的磁损耗型吸收剂, 具有磁损耗角大、吸波能力强等优点, 其主要通过热解五羰基铁(Fe(CO)5)制得, 是目前最为常用的雷达波吸收剂之一.然而在单独使用时, 羰基铁吸波材料也存在比重过高、匹配厚度大等缺点, 目前一般是将羰基铁制成复合吸波材料(如前所述)或多晶铁纤维[41]应用于吸波材料中. 多晶铁纤维以羰基铁单丝为主, 其电磁波损耗机理为涡流损耗、磁滞损耗和介电损耗, 在外界交变电场的作用下, 纤维内的电子产生振动将部分电磁能转化为热能从而达到衰减电磁波的目的. 多晶铁纤维具有密度小、频带宽、吸收性能强、斜入射特性好等优点, 通过调节纤维的长度、直径和排列方式等可以改变其电磁参数[42]. 多晶铁纤维表面的电阻率非常低, 使用时易在吸波涂层内部形成导电网络从而降低其吸波效率, 在实际应用中可以通过表面改性等处理提高其表面电阻率. 羰基铁吸波材料及多晶铁纤维在雷达波吸收方面具有广阔的应用前景.3.3超细金属粉超细金属粉是指粒径处于亚微米~纳米级别的单质金属或金属合金微粒, 主要通过磁滞损耗和涡流损耗等磁损耗机制衰减电磁波, 其透波性和吸波性能取决于其粒度[43]. 当金属微粉的粒度过大时(如超过30 μm), 由于金属表面的趋肤效应限制了电磁波进入其内部, 成为电磁波的强反射体. 而当金属微粒的粒径与电磁波的趋肤深度在一个数量级或不多于一个数量级时, 其吸收电磁波能量的效率最高.超细金属粉吸波材料具有密度小、居里温度高、热稳定性好、磁导率和介电常数大等优点, 得到了广泛的应用. 目前用作吸波材料的超细金属粉主要有Fe、Co、Ni及其复合金属粉如铁镍合金、钴镍合金等, 并集中在金属合金的掺杂与复合的研究上. CoFe纳米颗粒的磁导率实部μ'随粒径的减小而增大, R<−10 dB的频宽约6 GHz[44]. Wu等[45]研究了0.1~8.0 GHz范围内Fe90M10(M=Fe, Co, Ni, Si等)纳米合金粉末的电磁参数, 粉末的高频磁导率普遍优于传统的羰基铁和铁粉等材料. 对FeCo合金的研究表明, FeCo合金的磁导率随Co含量的下降而下降, 且2~3倍于尖晶石型铁氧体, 理论最低反射率可达−44.8 dB[46]. 通过化学气相冷凝和空气氧化处理制备的α-Fe(N)纳米颗粒[47], 在4~18 GHz范围内对电磁波的衰减可在20 dB以上, 是一种宽频带、强吸收的电磁波吸收剂. 对NiAg合金纳米颗粒的研究表明, 在金属镍中加入Ag后, 其微波吸收峰向低频移动, 同时出现了两个吸收峰[48]. 将30 nm的FeCo合金与15 nm的Y2O3复合, 在1~10 GHz范围内, 其电参数较小且稳定, R<−10 dB的频宽为5.4 GHz, 最低反射率达−43 dB[49].超细金属粉的最大缺点在于其抗氧化、耐酸碱能力差, 介电常数较大、频谱特性差, 制备技术难度大、成本高. 因此, 如何提高超细金属粉的抗氧化及抗腐蚀性以及降低介电常数是未来研究的重点. 3.4其它磁性吸收剂随着磁损耗型吸波材料由各向同性的球形颗粒向各向异性的纤维、薄膜方向发展, 由磁性不连续的颗粒、纤维向磁性连续的薄膜方向发展, 由磁性多晶结构向磁性非晶、纳米晶方向发展[50], 除了铁氧体与超细金属粉等磁性颗粒材料外, 其它磁性材料如氮化铁、磁性纤维、磁性薄膜等在吸波材料领域也得到了广泛的研究与应用.氮化铁是一种新型的磁性材料, 其中Fe4N的比饱和磁化强度为193 Am2/kg, 仅稍低于纯铁, 居里温度为767 K, 呈金属型导电[51]. 经钝化后的Fe4N 的化学稳定性优于铁粉. 从其磁性能和耐氧化性来看, Fe4N是一种潜在的优秀吸波材料, 如ε-Fe3N/Y2O3复合材料[52]的R<−20 dB吸收带宽为3.8 GHz, 在1.8 GHz最低反射率可达−55 dB.在磁性非晶材料方面, Malliavin等[53]研究了φ3~12 μm的钴基非晶磁性纤维, 发现其在1~18 GHz 范围内的本征磁导率虚部为0~200之间. 对非晶态合金-环氧复合物的吸波性能研究[50]发现, 降低非晶合金的粒径和含量可以提高响应频率并降低匹配厚度. 研究还发现, α-Fe/非晶C和Fe2B/非晶C[54]的μ"在1~9 GHz出现了一个宽峰, 两种非晶态复合材料在4~16 GHz范围内均具有良好的吸波性能.在磁性薄膜方面, 将软磁金属、氧化物等吸波材料溅射在有机薄膜上, 通过热处理后材料在高频范围内具有优异的吸波能力. 例如利用化学镀法在空心陶瓷基体上沉积Co和Co-Fe薄膜, 得到的吸波薄膜具有很强的吸波性能, 并可通过调节薄膜中Co 的含量改变吸波材料的吸收峰和频谱效应[55].4其它吸波材料4.1手性材料手性(Chiral)是指一个物体与其镜像不存在集454 无机材料学报第26卷合关系对称性, 且不能通过任何操作使物体与其镜像完全重合的现象. 目前一般认为, 手性材料能够减少入射电磁波的反射并利用其旋光色散性吸收电磁波[56]. 与其它吸波材料相比, 调整手性材料的手性参数ξ比调节介电常数ε和磁导率μ更容易; 手性材料的频率敏感性比介电常数和磁导率小, 易于拓宽频带[57]. 因此手性吸波材料具有吸收效率高、吸收频带宽、易实现阻抗匹配等优点, 并可通过调节旋波参量来改善其吸波特性.目前研究的手性吸波材料是在基体中掺杂手性物质形成的手性复合材料, 还未发现天然微波范围内的手性材料. Tretyakov等[58]从理论上计算了含单圈螺旋体的手性复合材料的电磁波吸收性能, 发现在1~12 GHz范围内材料的最大吸收率可达−35 dB. Sun等[59]在Fe3O4/聚苯胺复合体中加入手性体后, 样品的最低反射率从−17.8 dB下降到−25 dB. 目前手性材料在吸波领域中的应用还比较有限, 主要原因是其吸波机理尚不清楚. 因此, 对手性材料的吸波机理研究势在必行.4.2等离子体吸波材料和结构等离子体吸波材料和结构[60]是在飞行器上加载含有放射性元素的等离子体发生器; 与电磁波发生作用时, 等离子体发生器发生电离作用, 在飞行器表面产生离子云, 使电磁波被吸收或发生绕射, 从而达到隐身的目的. 这种吸波技术不仅解决了吸波涂层厚度和质量方面的局限性, 还具有适应频带宽、吸收率高、使用方便、有效时间长等优点. 然而其对人体有害的放射性元素限制了其应用.4.3蜂窝状吸波结构蜂窝状吸波结构[61]: 具有质量轻、适应复杂内外形、吸波频率高、使用方便、频率范围宽、密度小等优点, 是理想的雷达吸波结构复合材料. 蜂窝状吸波材料的最大缺点是机械性能较差, 难以应用到吸波涂层中.4.4电路模拟型吸波材料和结构电路模拟型吸波材料和结构(Circuit Analysis – RAMs, CA-RAMs)是在吸波材料中放置周期性金属条、栅或片构成的薄片而成, 具有宽频谱、强吸收、密度低等优点. 根据其吸波特性是否可调, 可分为主动式和被动式CA-RAMs[62]. 目前常见的CA-RAMs由氧化铟锡(ITO)和高聚物组成, 其吸波性能与ITO的方阻及其图案和几何尺寸具有很大的关系[63]. 目前人们对CA-RAMs的研究还处在探索阶段, 并朝着实用化的方向发展. 5新型吸波材料5.1智能吸波材料和结构智能材料和结构是指具有感知功能、信号处理功能和自我指令, 并对信号做出最佳响应功能的一种新型吸波材料. 由于智能材料和结构可根据环境变化调节自身结构和电磁特性并对环境做出最佳响应, 不仅可以提高飞行器的隐身性能, 还可增加功能, 降低重量, 为吸波材料的设计提供了新的思路. 目前研究中的智能材料和结构种类较多, 包括金属合金、碳纳米管等[64-65], 但其在吸波材料领域中的应用还较有限, 需要对其进行大力开发和研究. 5.2超材料吸波材料超材料是指具有超常物理性质的复合结构或材料, 目前研究中的超材料包括左手材料、光子晶体和超磁性材料等. 其中由于左手材料在一定频段下同时具有负的磁导率和介电常数, 而超磁性材料同时具有高的磁导率和介电常数, 其在吸波材料领域具有极佳的应用前景. 目前的理论研究表明超材料尤其是左手材料对微波具有极佳的电磁波吸收或屏蔽性能[66-67], 有待于深入开展其在吸波材料中的应用研究.5.3纳米吸波材料由于纳米材料的界面组元所占比例大, 表面原子比例高, 不饱和键和悬挂键多; 纳米材料的量子尺寸效应使电子能级分裂, 而分裂的能级间距正处于微波的能量范围; 磁性纳米粒子还具有较高矫顽力引起的磁滞损耗. 因此, 纳米材料具有极高的电磁波吸收性能, 兼具吸波频带宽、密度低、厚度薄、兼容性好等优点.目前人们对纳米吸波材料的研究主要集中在低维纳米材料和纳米复合材料上. 低维纳米材料是指一维(纳米线、纳米管等)或零维(纳米微粒)的纳米材料, 其比常规材料具有更强的吸波性能和更低的匹配厚度. 如Shi等[68]制备了空心的钴纳米链, 研究发现这种空心链状结构使得材料在微波范围内具有两个介电响应峰, 并在13~18 GHz范围呈现负磁导率. 将SiO2与吸波性能较差的ZnO复合后, 形成笼状纳米结构, 复合材料的吸波性能得到大幅提升[69].纳米复合材料也是吸波材料的研究热点之一. 目前单一类型的材料难以满足吸波材料的“厚度薄、频段宽、质量轻、吸收强”的需求, 因此可将多种材料进行复合以达到最佳效果. 目前纳米复合吸波材料的研究主要集中在铁氧体复合、碳材料复合和碳化硅复合等三个方面, 主要思路是通过复合电损耗。
新型纳米吸波材料研究现状与进展
新型纳米吸波材料研究现状与进展新型纳米吸波材料研究现状与进展前言：随着现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发展，飞行器探测系统的搜索和跟踪目标能力获得了很大提高，传统作战武器系统受到的威胁越来越严重，隐身技术作为提高武器系统生存、突防及纵深打击能力的有效手段，已经成为各军事强国角逐军事高新技术的热点之一[1，2]。
吸波材料是实现武器装备隐身的重要手段，其开发和应用是隐身技术发展的重要内容。
近年来，国内外诸多学者在研究并改进传统的吸波材料的同时，对新型吸波材料进行了一些有益的探索，吸波材料的超细化成为目前国内外研究重点之一。
纳米材料就是指材料的组份特征在纳米量级（1nm～100nm）的材料，纳米晶粒和由此产生的高浓度晶界就是它的两个关键特征[3]。
纳米材料的独有结构并使其具备量子尺寸效应、表面与界面效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等，在光、电、磁等物理性质方面出现量变，不仅磁损耗减小，且兼有吸波、透波、偏振等多种功能。
因此，纳米吸波材料在具备较好吸波性能的同时，兼具了宽频拎、兼容性不好、质量重、厚度厚等特点，就是一种极具发展前途的隐形材料，美、俄、法、德、日等国都把纳米材料做为新一代吸波材料予以研究和积极探索[4]。
美国研制的一种“逊于黑粉”纳米吸波材料对雷达波的吸收率大于99%，该方面的研究正向全面覆盖厘米波、毫米波、红外、红外线频段的纳米复合材料拓展[5]。
法国研制的一种宽频吸波涂层由粘结剂和纳米级微屑充填材料形成，纳米级微屑由轻薄并无定型磁性薄层（薄3nm）及绝缘层（薄5nm）拼接而变成，绝缘层可以就是碳或无机材料。
这种多层薄膜交错的夹层结构材料具备较好的微波磁导率，在0.1～10ghz宽频拎内磁导率的实部和虚部均大于6；与粘结剂无机变成的吸波涂层在50mhz～50ghz频率范围整体表现出来较好的吸波性能[6]。
1纳米材料的吸波机理纳米吸波材料对电磁波，特别就是高频电磁波具备优良的吸波性能，但其喷涂机理相当繁杂，国内外尚没统一的观点，通常都从普通纳米材料本身的性质启程，明确提出若干可能将的吸波机理。
雷达吸波材料的研究现状及其进展
ａ
７ａｎ
７１００７２）
ｋｉｎｄ ｏｆ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｗｈｉｃｈ
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ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｂｓｏｒｂ ｒａｄａｒ
ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ ａｎｄ ｏｂｓｅｒｖａｂｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＲＡＭ，ｎａｎｏ－ＲＡＭ ａｎｄ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｆｉｂｒｅｓ
Ｐｒｅｓｅｎｔ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｒａｄａｒ Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇｑｕａｎ，ＬＩ Ｔｉｅｈｕ，Ｊ ＩＮＧ Ｄｅｑｉ
Ｍａｔｅｒｉａｌ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｅａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｒａｄａｒ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｓ
２．５其他雷达吸波材料的研究现状
采用导电聚合物与高磁感软磁金属复合制备的导电聚苯 胺／羰基铁粉／聚脲复合涂层，在２～１２ＧＨｚ范围内的吸波效果
的吸收作用［１１￣”］。直线形碳纳米管与石蜡复合体的实部是螺 旋形碳纤维与石蜡复合体的２～３倍，前者的虚部也大于后者的 虚部，前者对微波的损耗正切比线圈状螺旋形手征碳纤维小。
时，碳纤维是雷达波的反射材料，当电场方向与纤维排布方向 垂直时，碳纤维是雷达波的吸收材料，垂直排布方式优子平行、
正交排布方式，碳纤维间距与纤维规格也不同程度地影响着材
料的吸波性能。用热压法可制备碳纤维、碳化硅纤维和粘胶基
身蒙皮。Ｅｔ本研制出一种由碳纤维与环氧树脂复合成的层压平 板复合材料，在８～１２ＧＨｚ范围内，反射衰减大于１５ｒｉｂ，在
吸波材料的研究现状与进展
z1 、z 2 分别表示自由空间波阻抗和介质表面波阻抗，
zw = E = H
波阻抗：
µ ε
z1 = z 2 时，称波
1
吸波材料工作基本原理
对于一般材料，材料的介电常数 ε 与磁导率 µ 可写成以
式中：E 为电场强度，Ｈ为磁场强度，当 件为：
阻抗匹配，γ=0，接近于全吸收。铁氧体吸波材料的匹配条
下复数形式：
3
高温吸波材料
许多武器装备需要隐身的部位常常工作在高温环境下
（例如高速飞行器的表面） ，因为绝大部分磁性吸波材料居
重庆维普
· 6· · · 8
材料导报网刊
2006 年 4 月第 2 期
里温度较低，在高温下失去磁性，从而失去吸波能力，因此 磁性吸波材料一般只能用于武器常温部位的隐身。武器高温 部位的隐身必须采用高温吸波材料，一般为陶瓷吸波材料， 其吸收剂为陶瓷吸收剂。由于高温吸波材料仅仅依靠材料的 电损耗来吸收电磁波，故其吸波效率远低于磁性吸波材料， 这就要求高温吸波材料具有较大的厚度。与磁性吸收剂相 比，介电常数控制是高温吸收剂研究的重点和难点，而介电 常数的频散效应的控制则是宽频带吸收所必须追求的目标。 国内外研究的高温吸收剂主要有以下几种类型。
～
S/cm 范围内呈半导体状态时吸波效果较好。 美国已研制出一种由导电高聚物与氰酸盐晶须复合而
成的吸波材料， 具有光学透过性能， 可以喷涂在飞机座舱盖、 精确制导武器和巡航导弹的光学透明窗口上，所使用的导电 聚合物为聚苯胺混合物。 国内已研制出在 X 波段吸收－10dB 带宽达 1GHz 左右的导电高分子吸波材料，但从频宽和吸收 率上还显不足。
2.2
金属微粉吸波材料
金属微粉吸波材料具有吸波磁导率高、温度稳定性好
吸波材料的研究进展
吸波材料的研究进展摘要：吸波材料的研究是隐身技术发展的关键，吸波剂的好坏对于吸波材料的性能有很大的影响。
本文在对吸波材料以及其吸波原理进行介绍的基础上，大体阐述了有关吸波材料的研究进展，通过对几种常用的微波吸波剂的介绍，提出了未来吸波材料的发展将向着”薄、轻、宽、强”和耐腐蚀性等方面进行研究。
关键词：吸波材料吸波材料分类研究进展一、吸波材料的简介吸波材料是指能将投射在它表面的电磁波能量吸收并通过材料介质损耗转变为热能等其他形式的能量的一类材料，一般由基体材料（或粘结剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。
在工程上应用的吸波材料不仅在较宽频带内对电磁波的吸收率较高，还应该具备质量轻、耐高温、耐潮湿、抗化学腐蚀等特性。
一般情况下，吸波材料需要最大限度地使入射电磁波进入到吸波材料内部，从而减少电磁波的直接反射，即要求材料满足阻抗匹配；并且进入材料内的电磁波能迅速地被全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配[1]。
二、吸波材料的分类目前吸波材料分类较多，分类方法也有多种，现大致分为以下四种。
1.按材料成型工艺和承载能力，可分为涂型吸波材料和结构型吸波材料前者是将混合后的吸收剂（金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等）与粘合剂涂覆于目标表面形成吸波涂层，其具有操作方便，吸波性能好、工艺简单和容易调节等优点，广泛受到世界各国的重视。
后者是具有承载和吸波的双重功能通常将吸收剂分散在层状结构材料中，或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料（如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等）为面板，蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构。
2.按吸波原理，吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类吸收型吸波材料通过本身对雷达波进行吸收损耗可分为复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变/宽频0吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体三种基本类型；干涉型吸波材料则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消，这类材料的缺点是吸收频带较窄。
3.按材料的损耗机理，吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型三大类碳化硅石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；电介质型吸波材料的机理为介质极化驰豫损耗，如钛酸钡之类；铁氧体、羟基铁等属于磁介质型吸波材料，它的损耗机理主要是铁磁共振吸收。
低频宽带薄层吸波材料研究进展
低频宽带薄层吸波材料研究进展随着电磁波应用的广泛，人们对宽带薄层吸波材料的需求越来越多。
低频宽带吸波材料在电磁兼容、雷达隐身、通信保密等领域具有重要的应用价值。
本文将就低频宽带薄层吸波材料的研究进展进行综述。
一、低频宽带吸波材料的发展历程随着雷达、电子对抗、通信系统等领域的飞速发展，对低频宽带吸波材料的需求也日益增加。
传统的吸波材料往往只在特定频率范围内具有良好的吸波性能，而无法满足宽带频率的需求。
因此，研究人员开始着手研发低频宽带吸波材料，以满足不同频率范围内的吸波需求。
二、低频宽带吸波材料的研究现状目前，低频宽带吸波材料的研究主要包括以下几个方面：1.复合材料的设计与制备：研究人员通过改变材料的成分、结构和添加掺杂物等手段，设计和制备出具有良好吸波性能的复合材料。
这些复合材料通常包括导电性材料、磁性材料和吸波介质等组分，通过它们之间的相互作用实现吸波效果。
2.结构优化与调控：通过对复合材料的微观结构进行优化和调控，可以有效提高材料的吸波性能。
例如，通过控制纳米颗粒的分散度和形貌，调节复合材料的电磁性能，进而实现宽带吸波效果。
3.新型吸波机理的探索：传统的吸波机理主要包括吸收损耗和反射损耗两种，而在低频宽带吸波材料中，还存在其他吸波机理，如界面极化、多重散射等。
研究人员通过对这些新型吸波机理的探索，不断拓展材料的吸波性能。
4.技术应用与展望：低频宽带吸波材料已经在航空航天、军事装备、电子产品等领域得到广泛应用。
未来，随着新材料、新技术的不断涌现，低频宽带吸波材料的研究将会取得更大的突破。
三、结语通过对低频宽带吸波材料的研究进展进行综述，我们可以看到，在这一领域研究人员取得了长足的进步，为宽带频率范围内的吸波需求提供了新的解决方案。
未来，低频宽带吸波材料将继续发展壮大，为电磁应用领域带来更多的创新和突破。
吸波材料的最新研究进展及发展趋势
刘元 臣等 研究 铁 氧体 含量 对 涂 层 织 物介 电
常数 的影 响 中发现 ，改 善涂层 织 物 的吸 波效 能有 两
成都纺 织高等专科学校学报
２０１６年 ７月
种 方法 ：一 种是 当织 物 涂 层 厚 度 不 变 时 ，增 加铁 氧
体 吸 收剂 的含 量 来 提 高 吸波 效 能 。 另 一种 是 当 铁
摘 要 ：介 绍 了吸 波材料 的吸 波原 理 ，对 吸 波材料 进 行 分类 ，并 综述 了铁 氧 体 、羰基 铁 、石 墨 烯 、手性材 料 、席 夫碱 等作 为 常见 吸波材 料 的 最新研 究进 展 ，并 对发展 趋 势作 了简要 的概 述 。
关键 词 ：吸 波材料 吸波 原理 制 备 方 法 中 图分 类号 ：ＴＢ３４ 文 献标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１００８—５５８０（２０１６）０３－０１２０－０５
纳米 管质 量 分数 的复 合 材 料 。 复合 材 料 的 吸波 性
能 比单 纯 的镍 铁氧 体 的吸波 性能 得到 明显 的提 高 。
碳纳 米管 的质 量分 数 为 ２０％ 时 ，厚 度 为 １ｍｍ 的薄
涂层 的 吸 波 效 果 最 佳 ，小 于 ～１０ｄＢ 的 有 效 带 宽
达 ３ＧＨｚ。
（２）按 照 成 型 工 艺 和 承 载 能 力 分 为 涂 覆 型 和 结构 型 。涂覆 型 吸波 材料 也称 为 吸波涂 层 ，一 般 由 吸波 剂 和黏 结 剂组 成 。黏 结 剂 使涂 层 牢 固 附 着 于 被涂 层材 料表 面 形成 连续 薄膜 ，采用 具 有 良好 透 波 性能 的黏结 剂 可使 涂层 的 吸收 效 率 最 大 化 。结 构 型 吸波材 料不 但 具有 吸波 作用 ，而且 承 担着 承 载 作 用 ，具 备 质轻 高强 等优 点 。
太赫兹波频段的吸波材料研究
太赫兹波频段的吸波材料研究太赫兹波频段是介于毫米波和红外波段之间的电磁波区域，其具有高穿透性和成像精度，被广泛应用于医学检测、安检、无线通信、远程探测等领域。
然而，由于太赫兹波频段的特殊性质，其在使用过程中容易与其他电磁波产生干扰，造成无法预测的设备故障和数据传输中断。
为解决这一问题，吸波材料被引入太赫兹波领域，成为调控太赫兹波信号的关键技术。
一、太赫兹波频段的特性与吸波材料应用1. 太赫兹波频段的电磁波特性太赫兹波频段的电磁波波长范围在0.1mm至1mm之间，频率为0.3THz至10THz。
相比于其他电磁波，太赫兹波频段具有高能量和高分辨率的特点。
在物质的表面和内部结构中，太赫兹波能够穿透和探测到水分子、生物大分子、半导体和金属材料等，是一种非常有用的光谱分析工具。
2. 吸波材料在太赫兹波频段的应用太赫兹波频段的应用领域越来越广泛，但在使用过程中，太赫兹波能与其他电磁波相互干扰，降低工作效率，对设备造成一定影响。
为了解决这一问题，吸波材料应运而生。
吸波材料是一种能够在外加电磁波作用下将丝毫能量都不反射回去的材料，可以减少电磁波反射和散射，避免信号干扰和漏泄。
二、太赫兹波吸波材料研究进展1. 太赫兹波吸波材料的研究现状随着太赫兹波频段的广泛应用，太赫兹波吸波材料的研究逐渐被人们重视。
目前，研究者主要从合成、界面调控和多相结构设计等角度出发，探究新型吸波材料的结构与效能之间的关系。
2. 新型太赫兹波吸波材料的研究进展（1）碳纳米管/石墨烯复合吸波材料碳纳米管/石墨烯复合吸波材料是一种在太赫兹波频段有很好吸波性能的新型材料。
石墨烯具有优异的导电性和热导率，而碳纳米管则具有良好的吸波性，两种材料混合后既具有了优异的导电性，又提高了吸波性能。
（2）铁磁性吸波材料铁磁性吸波材料能够在外加磁场作用下对不同频率的电磁波产生吸收反应，具有一定的可调节性。
近年来，研究者通常采用氧化铁、镍铁氧体等为磁性材料，改变其形态和结构，以提高其在太赫兹波频段的吸波效能。
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。
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。
吸波材料理论设计的研究进展
万方数据 万方数据吸波材料理论设计的研究进展／王晨等７。
图１多层吸波材料结构图Ｆｉｇ，１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｒａｗｉｎｇｏｆｍｕｌｔｉｌａｙｅｒａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ按图１中从右到左的顺序迭代计算Ｚｍ（１）、磊（２）……直到Ｚｍ（行），得到了自由空间界面处的输入阻抗，代入式（２）即可得到反射率损耗。
同济大学的Ｓｈｅｎ等Ｌ３们用Ｓｏｌ－ｇｅｌ法制备了钡钴铁氧体，并引入了镧元素掺杂。
他们用传输线法公式计算了２层材料的反射率，得到了以Ｌａ掺杂铁氧体／环氧树脂为外层、厚０．５ｍｍ，以碳纤维／环氧树脂为内层、厚１．５ｍｍ的设计方案。
此方案在１２～１８ＧＨｚ频段有较好的吸收效果，１６ＧＨｚ处最强吸收可达一１８．６ｄＢ。
跟踪计算法是一种新型的设计方法。
其基本原理在于模拟入射电磁波在吸波体中的传播过程。
入射电磁波在吸波体中每遇到一个界面都要发生折射和反射。
折射波和反射波的最终结果有２种，一种是射出吸波体外，成为吸波材料对电磁波的反射波；另一种是在吸波体内部衰减成为一个很小的值，如果小于预定精度，就可以忽略不计。
跟踪计算法就是在电磁波发生折射、反射后，对折射波和反射波进行跟踪，反复计算跟踪电磁波的吸收情况，直到全部损耗殆尽或射出吸波体外。
对射出吸波体外的电磁波求和即得到反射波强度。
利用计算机的数值计算方法，配合适当的优化方案，能够较为快速、精确地对候选材料进行方案组配、性能预报和评价［３１’３引。
张铁夫等［３２］利用跟踪计算和频带优化的方法对某纳米吸波剂多涂层材料进行了理论计算。
结果表明此方法拟合出的吸收曲线与实验曲线的峰位基本相符，可以较准确地预测实验曲线的趋势。
２．３优化方法多组分与多层复合材料计算是计算量很大的工作，需要通过优化处理来使设计工作更有效率［３｝３９。
在材料要求的性能指标，如工作带宽、反射率、厚度等为已知的情况下，优化设计过程可以用式（１２）表示：Ｆ一∑ｃｏｔ（ＤＩＲＩ（１２）式中：Ｆ为目标函数，ｎ为在指定频带内的采样点，Ｒ为采样点的反射率。
吸波材料的研究现状与进展
二、铁氧体吸波材料
当前吸波材料发展的主体仍是磁性材料。铁氧体价格便宜、化 学稳定性好，是发展最早、较为成熟的吸波材料。按微观结构 的不同，铁氧体可分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型，它们 均可作吸波材料。许多研究表明，三种铁氧体中六角晶系磁铅 石型吸波材料的性能最好。六角晶系磁铅石型铁氧体为片状颗 粒，而片状颗粒是吸收剂的最佳形状;其次六角晶系磁铅石型 铁氧体具有较高的磁性各向异性等效场，因而有较高的自然共 振频率。
三、莫来石吸波材料
莫来石陶瓷具有耐高温、抗氧化、低热导率、低膨胀系数、低 蠕变、低弹性模量、高温下强度不会衰减等优良特性，加之化 学稳定性好、抗腐蚀耐磨、来源方便、价格便宜，可作为优质 的高温结构材料，在航空航天领域有着极好的应用前景，其适 中的复介电常数将有利于制备出具有良好力学性能和吸波性能 的高温吸波材料。莫来石陶瓷复介电常数的实部和虚部与莫来 石陶瓷的烧结致密度、烧结助剂有关。烧结致密度升高时，莫 来石陶瓷复介电常数的实部和虚部均升高，添加MgO烧结助剂 后，莫来石陶瓷复介电常数的实部和虚部也有所升高，直接提 高材料的吸波性能;且其复介电常数无明显频散效应。
二、碳纳米管吸波材料
碳纳米管是一维纳米材料，纳米粒子的小尺寸效应、量子尺寸 效应和表面界面效应等使其具有奇特的光、电、磁、声等性质， 从而使得碳纳米管的性质不同于一般的宏观材料。一般认为， 纳米吸波材料对电磁波能量的吸收是由晶格电场热运动引起的 电子散射、杂质和晶格缺陷引起的电子散射，以及电子与电子 之间的相互作用等3种效应决定的。碳纳米管具有特殊的螺旋 结构和手征性，这也是碳纳米管吸收微波的重要机理。碳纳米 管具有特殊的电磁效应，表现出较强的宽带吸收性能，而且具 有比重小、高温抗氧化、介电性能可调、稳定性好等优点。
吸波材料研究进展
吸波材料研究进展黄涛黄英贺金瑞(西北工业大学西安710072)摘要：本文对新型隐身材料的研究现状进行了综述。
重点介绍了纳米技术和计算机辅助设计技术，同时对等离子技术、仿生学技术等最前沿的技术在隐身材料领域的应用及隐身材料的发展进行了展望。
关键词：隐身技术吸波材料纳米材料手征材料计算机辅助设计隐身技术始于第二次世界大战。
作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段，已被当今世界各国视为重点开发的军事高新技术，尤其是随着雷达探测技术的发展，原有的隐身技术面临着很大的挑战，迫切需要厚度薄、质量轻、频带宽、多功能的新型隐身材料。
美国国防部更是把这一要求列为重点发展计划。
近年来，随着多学科的交叉研究，吸波材料在材料的选择上有了更大的空间，特别是与具有不同特性材料的复合，使吸波材料的性能有了更大进展。
近年来材料技术的重点热门一纳米技术在吸波材料制备过程中的成功应用，使吸波材料的性质在本质上也呈现出惊人的飞跃。
而计算机辅助设计的蓬勃发展和最优化理论的运用对于确定出介质参量εr*(复介电系数)和µr* (相对复导磁率)随频率变化时介质对微波吸波性能的影响，帮助掌握各种配方与介质参量的关系，深入讨论影响介质的各种机制，从而做到按需要调整材料的参量都有很大地帮助，更可以起到指导实验方向，加快研发过程的作用。
本文将对这些新的热点做一个介绍，分析了其中仍然存在的问题并预测将来的进展。
1 纳米技术在吸波材料中的应用[1～3]纳米吸波材料具有极好的吸波特性，同时具备吸波频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点。
纳米粒子对红外和电磁波有强烈的吸收能力主要原因有两点，一方面由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米粒子材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少了波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的目的。
另外一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大了3～4个数量级，对电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外本文受国家航天创新基金资助探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到隐身作用。
雷达吸波材料研究进展综述
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摘要本文简要介绍雷达吸波材料的研究背景，阐述吸波材料的原理和分类；大篇幅综述了多种吸波材料的性能、研究进展，包括电损耗型吸波材料、磁损耗型吸波材料和新型吸波材料；最后得出结论和展望，目前的吸波材料还不能完全满足隐身技术的要求：“轻、薄、宽、强”；高温陶瓷和铁氧体类等传统吸波材料仍然是无法取代的一代材料，新型吸波材料是今后研究的重点；未来除了加强单一材料的性能研究之外，还需要考虑吸波材料的多频段化、低维化、复合化，以及注意吸波材料的结构理论设计研究和对吸波机理的探索。
关键词：隐身技术，吸波材料，雷达，综述目录第一章隐身技术概况 (1)1.1 前言 (1)1.2 雷达探测原理 (5)1.3 雷达隐身技术 (7)第二章吸波材料原理及设计 (9)2.1 雷达波的衰减和阻抗匹配 (9)2.2 吸波材料的设计要求 (11)2.3 吸波材料工程参数及性能分析 (12)第三章雷达吸波材料研究进展 (13)3.1 雷达吸波材料分类 (13)3.2 电损耗型吸波材料 (15)3.2.1 陶瓷吸波材料 (15)3.2.2 导电高分子聚合物 (17)3.2.3 导电席夫碱类吸收剂 (18)3.2.4 有机金属络合物 (19)3.2.5 炭系吸波材料 (20)3.2.6 非磁性的金属系涂料 (24)3.3 磁损耗型吸波材料 (25)3.3.1 铁氧体吸收剂 (25)3.3.2 磁性金属微粉 (27)3.3.3 磁性纤维吸收剂 (29)3.3.4 纳米磁性吸收剂 (30)3.4新型吸波材料 (33)3.4.1 智能隐身材料与结构系统 (33)3.3.2 手性材料 (33)3.4.3 纳米吸波材料 (34)3.4.4 多频谱吸波材料 (35)3.4.5 电路模拟吸波材料 (36)3.4.6 空心微球吸波材料 (36)3.4.7 等离子体吸波材料 (37)3.4.8 其他新型吸波材料 (38)第四章总结和展望 (39)4.1 研究进展总结 (39)4.2 展望和趋势 (41)参考文献 (43)致谢 (46)第一章隐身技术概况1.1前言[1,2]隐身技术始于第二次世界大战，在各大军事强国的军事竞争中得到极大的发展，对于提高现代兵器的突防能力与生存能力发挥着重要的作用，尤其是纵深打击的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电磁五位一体的立体化现代化战争中最重要、最有效的突防战术技术手段。
吸波材料的研究现状与进展
文献标识码 :AW第 24 卷 第 2 期2003 年 6 月河 南 科 技 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Journal of Henan University of Science and Technolog y (Natural Science ) Vol. 24 No. 2 June 2003文章编号 :1000 - 5080 (2003) 02 - 0019 - 04吸波材料的研究现状与进展巩晓阳1 ,董企铭2 (1. 河南科技大学 数理系 ,河南 洛阳 471003 ;2. 河南科技大学 材料科学与工程学院 ,河南 洛阳 471003)摘要 :吸波材料是一种重要的军事隐身材料和民用防护材料 ,其机理本质上是电磁波与物质的相互作用 ,由电磁损耗机制可分为三种类型 ,即电阻型 、电介质型和磁介质型 。
本文从这三种类型的不同机理出发 ,分别论述了碳纤维 、石墨 、导电高聚物 、钛酸钡 、铁氧体及金属微粉的研究现状和发展趋势 ,较为详细地介绍了新型纳米材料的性质和在吸波方面的机理 、应用 ,并对其它新型吸波材料的研究现状也有论述 ,最后对吸波材料的应用前景进行了展望 。
关键词 :吸波材料 ;电磁波 ;纳米材料中图分类号 : T B 34 0 前言吸波材料指能吸收 、衰减入射的电磁波 ,并将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的 一类材料[ 1 ]。
吸波技术包括涂层吸波和结构吸波 ,涂层吸波是指在结构表面涂敷具有吸波功能的涂料 ,结 构吸波则是赋予材料吸波和承载双重性能[ 1 ] 。
吸波材料最早用于军事目的 ,称为“隐身材料”。
然而电磁 波的应用极为广泛 ,它在改善人类生活的同时 ,其伴生的电磁辐射对人类身体健康损害也产生 。
研究表明 电磁辐射对人体的中枢神经系统 、血液及心血管系统 、生殖系统及免疫系统均有不同程度的危害[ 2 ] 。
所以 吸波材料在电视广播 、电子器件及微波辐射防护等民用方面的研究也日益受到重视 。
雷达吸波材料研究进展
科技论坛雷达吸波材料研究进展伊翠云（哈尔滨玻璃钢研究院，黑龙江哈尔滨１５００３６）人类对吸波材料的研究始于二战期间，西方国家为实现军事领先，投入巨资研究吸波材料，其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征，也就是所谓的隐身技术。
吸波材料的发展和应用是隐身技术发展的关键因素之一，其研究日趋火热。
１吸波机理及吸波途径的研究电磁波与介质相互作用的重要参数为介电常数ε和磁导率μ。
在一般情况下，介电常数ε和磁导率μ具有复数性质：式中和分别为吸波材料在电场或磁场作用下产生的极化和磁化强度的变量。
损耗因子为：ｔａｎδ可由下式表示：可见：随和的增大而增大。
设计吸波材料除了要尽可能提高损耗外，还要考虑另一关键因素即波阻抗匹配问题，使介质表面对电磁波的反射系数为０，电磁波入射到介质表面能最大限度地透入介质进而被吸收。
由电磁理论可知，垂直入射介质时：其中Ｅ为电场强度；Ｈ为磁场强度。
当Ｚ２＝Ｚ１时，称波阻抗匹配，γ＝０，接近于全吸收。
２吸波材料国内外研究进展目前国内外研究与应用较多的吸波材料有以下几种。
２．１铁氧体吸波材料铁氧体吸波材料是研究比较多也比较成熟的吸波材料。
由于其具有吸收强，频带较宽，成本低，在高频下有较高的磁导率，电阻比较大，电磁波易进人并快速衰减，被广泛地应用在雷达吸波材料领域中。
除１９８１年日本杉本光男制得非晶结构的铁氧体外，铁氧体按晶体结构分类，主要有六角晶系磁铅石型、立方晶系尖晶石型和石榴石型３大类型。
目前用于电磁波吸收剂的铁氧体主要是尖晶石型和磁铅石型铁氧体２种类型。
铁氧体对电磁波的吸收包括介电性和磁性两方面的原理，一般认为工作在微波频段的铁氧体吸收剂产生损耗的机制主要是剩余损耗中的自然共振。
铁氧体微波吸收剂的纳米化是很有前途的新兴隐身材料研究领域。
国内外均对此进行了一定的研究，并取得了一定的研究成果［１－３］。
２．２碳纤维吸波材料碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热所形成的纤维状碳材料，是不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的物质，其碳含量在９０％以上。
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0 前言
随着电磁波检测技术的不断成熟， 如何有效降 低敌方电磁探测信号和提高武器系统的生存能力与 突防能力已成为武器研制的重要课题， 这就是所谓 的“隐身技术”。 隐身技术实质是一项跨学科的系统 工程，它涉及到设计技术、材料科学、红外、声、光、电 等多个学科， 其主要技术领域包括雷达散射截面减 缩技术、红外信号特征减缩技术、声隐身技术、电磁 信号。 在工业生产过程中，防止电磁波干扰以有效降 低电磁波对电子器件的影响， 提高微波器件和设备 的性能， 已经成为电磁波防护和应用方面的重要环 节。 因而，高性能吸波与防护材料等已进入了重要的 研究、应用和发展阶段，特别是制备出高性能的吸波 材料将是目前吸波材料研究的一个重要目标[1]。
3 吸波材料的应用
3.1 军事方面
吸波材料最初主要是应用于军事上， 随着隐身 技术的发展，雷达不再局限于监视和探测，而是用于 对武器装备的制导和对目标的追踪。 雷达吸波材料 由于可供选择的材料种类繁多、各具特色，通过精心 设计合理调配可获得良好的吸波性能以及其他性 能。 因此，一直作为有效降低雷达散射截面的技术而 得 到 应 用[12~14]。 3.2 民用方面
吸波材料在民用方面主要是用于微波暗室中的 测试。 微波暗室为电磁仿真试验和电磁兼容试验提 供了一个无外界干扰、无向外辐射、无反射回波的电 磁波自由传播空间， 不仅能代替外场的大量试验内 容，而且更大程度地完善和弥补了外场实验的不足。 由于各种电子器件和电子组件之间的相互辐射造成 的元器件性能的紊乱， 微波暗室对设备使用中需要 消除环境干扰的电子组件提供了一个相对“安全”的 电 磁 环 境[15]。
4结语
综上所述，高性能吸收剂要求质量轻、吸收强、 频带宽、使用性能好等，事实上目前单一吸收剂不能 满足要求。 多晶金属纤维、SiC 基陶瓷和 C/C 复合材 料是目前性能最佳、 应用前景最好的电磁波吸收材 料。 在此研究的基础上，对金属或者陶瓷微小结构的 微观成分结构进行调节和控制， 使其性能得于充分 和稳定的发挥是电磁波吸波材料研究的重要方向。 目前，该领域研究的方向主要集中于纳米化、成分优 化和结构保持等几个方面。
陶瓷材料具有优良的力学性能和热物理性能， 特别是耐高温、强度高、蠕变低、膨胀系数小、耐腐蚀 性强和化学稳定性好、能削弱红外信号等优点，可以 用于高温轻质部件的电磁波吸收。 陶瓷吸波材料主 要包括铁氧体吸波材料、 碳化硅和碳化硅纤维以及 钛酸钡等。 碳化硅是制备多波段吸波材料的主要成 分，有可能实现轻质、薄层、宽频带和多频段吸收，属 于典型的耐高温陶瓷吸波材料。 碳化硅是一种性能 优异的结构陶瓷材料，且是一种宽隙半导体(~3 eV)。
“宽”是指吸波涂层要有足够的工作频带，一般 以反射率 R 小于某一值的频带宽度表示， 实践应用 中 常 以 反 射 率 R 小 于-10 dB 的 频 带 宽 衡 量 涂 层 的 带宽性能。 增加带宽要求尽可能达到阻抗匹配，使空
收 稿 日 期 ：2010-09-27
气与材料界面的总反射率很小， 采用多层复合是增 加涂层带宽的有效途径之一。
参
考
文
献
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1 吸波材料性能要求
吸波材料在实践应用中为了提高吸收率， 常同 时采用多种材料、多层结构。 但由于 ε 和 μ 都是频率 的函数。 要在较宽的频率范围内满足阻抗匹配的条 件是很困难的。 隐身技术对吸波材料的综合要求可 以概括为：“薄、宽、轻、强”四个字 。 [2，3]
“薄”是指涂层在满足一定吸收性能的前提下， 在工作频带中使入射到材料内部的电磁波在尽量薄 的厚度范围内被快速损耗吸收。 涂层对电磁波的损 耗是由材料的磁损耗和电损耗决定的， 因而研究中 一般从阻抗匹配和提高材料的电磁参数方面提高材 料的吸收率，减薄涂层厚度。
手性(Chiral)材 料 与 一 般 吸 波 材 料 相 比 ，手 性 材 料具有吸波频率高、吸收频带宽的优点，并可通过调 节旋波参量来改善吸波特性，在提高吸波性能、扩展 吸波频带方面具有很大潜能。 手性材料有三个显著 特点：一是电磁场的交叉极化，即电场不仅能引起材 料的电极化，且能引起材料的磁极化，同理磁场能引 起材料的磁极化和电极化； 二是调整手性参数比调 整介电参数和磁导率容易， 大多数材料的介电参数 和磁导率很难在较宽的频带上满足无反射要求；三 是手性材料的频率敏感性比介电常数和磁导率小， 容易实现宽频吸收[6~8]。 2.4 导电高分子吸波材料
第 44 卷第 1 期 2011 年 2 月
江苏陶瓷 Jiangsu Ceramics
Vol.44,No究进展
康永 （陕西金泰氯碱化工有限公司技术中心，榆林 718100） 摘 要 简述了吸波材料的吸波物理机理、吸波特性、吸波材料分类以及吸波材料 的应用领域。 并结合实际指出多晶金属纤维、SiC 基陶瓷和 C/C 复合材料是目前性能 最佳、应用前景最好的电磁波吸收材料。 关键词 铁氧体；陶瓷；吸波；吸波特性；等离子体
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(下转第 5 页)
朱 俊：简谈陶瓷纤维的发展和未来
综合评述
5
能效果的研究也正在进行中。 陶瓷纤维虽然为高温工业领域的绝热耐火起着
重要作用,但也存在很大的生产弊端,尤其是它具有 可吸入性，对环境及人体有一定的危害，国外一些企 业加强了对非晶质陶瓷纤维的限制使用。 目前,一种 生物溶解性非晶质陶瓷纤维在绝热耐火材料市场出 现,这种超级纤维属无污染的环境友好型材料。 陶瓷 纤维最初是作为耐火保温材料而发展起来的， 由于 其纤细的形状逐渐作为过滤材料而得到新的应用,陶 瓷纤维过滤器依赖于陶瓷纤维的发展和应用。 高温 烟气净化已成为材料、冶金、化工、电力等行业实现 “节能减排”的一个重要技术攻关课题，许多工业烟 气属于高温烟气,如冶炼、焚烧、火力发电、燃煤锅炉、 工业炉窑、余热回收利用等，采用传统的布袋除尘器 净化高温烟尘,通常要将烟气冷却至 250 ℃以下并控
参
考
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导电高分子吸波材料主要是利用某些具有共扼 主链的高分子聚合物， 通过化学或电化学方法与掺 杂剂进行电荷转移作用来设计其导电结构， 实现阻 抗匹配和电磁损耗，从而吸收雷达波。 导电高分子材 料的导电机理不同于金属、 半导体的自由电子、电 子-空穴导电机理，而是具有多种载流子类型的导电 机理 (HHS 理论)。 导电高分子材料具有良好的导电 性，不仅能通过反射损耗，也能通过吸收损耗达到吸 收微波能量的效果， 并且在较宽广的频率范围内都 具有良好的吸收作用，可以阻碍表面能传递，使其衰 减，减小电磁波的能量[9]。 2.5 等离子体吸波材料
2 江苏陶瓷 Jiangsu Ceramics
2011 年 2 月 第 44 卷 第 1 期
由于其电阻率变化范围较大(100~105 Ωcm)，通过控 制工艺参数来调整其电阻率， 可对其显微结构和电 磁参数进行控制，从而获得所希望的吸波效果，其损 耗机制以介电极化为主[5]。 2.3 手性吸波材料
2 微波吸收材料的分类
2.1 铁氧体吸波材料 铁氧体吸波材料是研究较多的一类吸波材料，
按晶体结构的不同可分为立方晶系尖晶石型、 六角 晶系磁铅石型和稀土石榴石型三种。 铁氧体吸波材 料是一种复介质材料， 对电磁波的吸收既有介电特 性方面的极化效应又有磁损耗效应。 该类材料具有 吸收率高、涂层薄和频带宽等优点，但其具有较大的 密度和较低的居里温度及高温稳定性差等， 在高温 环境下和高频段范围内它们的吸波性能比较差，限 制了其在特定环境中的广泛应用[4]。 2.2 陶瓷类吸波材料
制在露点温度以上， 因此采取降温方法净化高温烟 气势必造成设备、运行费用增加和热能浪费。
新型陶瓷纤维是近年来发展起来的高技术功能 纤维。 除了防紫外线纤维、蓄热保温纤维和抗菌防臭 纤维外，还有防中子纤维、导电纤维、磁性纤维等。 陶 瓷微粉在纤维中的应用范围十分广阔， 随着对功能 性整理织物要求的不断提高， 以及新型陶瓷微粉材 料研究开发的不断深入， 开发陶瓷纤维将会有良好 的发展前途和广阔的应用前景。