陶瓷吸波材料的研究进展_范跃农
铁氧体陶瓷吸波材料
铁氧体陶瓷吸波材料是吸波材料的一种，它是一种烧结型吸收体，一般采用磁导率较高的尖晶石型铁氧体，如NiZn、MnZn体系等。
根据使用频段不同，采用不同磁导率的铁氧体，由于受居里点的限制，铁氧体吸收体不宜应用于200℃以上的高温环境。
现代飞机、舰艇和导弹等作战平台和武器装备，主要依靠外形（结构）设计和材料表面涂层（贴层）这两种方法，来降低其信号的可探测性实现隐身。
其中，外形设计也称赋形，目的是通过结构设计技术改变外形，控制作战平台和武器装备表面的取向，让它们不向雷达发射机或雷达接收机的方向上反射回波；而材料表面涂层，则通过作战平台和武器装备涂覆的吸波（隐身）材料，吸收一些入射电磁波来降低反射回波。
在目前技术条件下，只有在外形设计的基础上，再采用适宜的吸波材料，作战平台和武器装备才能具备良好的隐身特性。
所以说，吸波材料是实现隐身的关键要素之一。
陶瓷吸波材料的研究进展在近年来更是引人瞩目。
不久前，国内媒体就报道了哈尔滨工业大学研制出了一种改进型的陶瓷吸波材料，它的吸波特性更好，能使战机等作战平台有着更强的隐身能力。
那么，什么是陶瓷吸波材料？它为什么就能有更好的特性呢？陶瓷吸波材料属于电介质型吸波材料中的一种，一般可用碳化硅和硼硅酸铝等作为吸收剂，并采用渐变式的多层吸波结构，使入射电磁波在材料表面的反射很小并大多进入材料内部，同时在内部转化成热能而被迅速吸收。
相对于其他吸波材料，通过特殊的结构设计以及控制制备过程中的工艺参数和热处理时间，陶瓷吸波材料有着更突出的物理和化学特性，所以不但耐高温、抗腐蚀、不惧潮湿、稳定性好、膨胀率低、适应波段宽，且涂层薄、密度小、质量轻、强度大、附着力好。
比如此次哈工大研制的陶瓷吸波材料就采用了独特的微纳结构和成分设计技术，使其密度非常低，成为已知陶瓷吸波材料中最轻的一种。
如果用于代替传统的吸波材料将大大减轻隐身战机的重量，增加其载弹量和机动能力，降低其维护保障难度，提高其战力水平。
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。
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。
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。
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
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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。
磁性吸波材料的研究进展及展望
磁性吸波材料的研究进展及展望王磊,朱保华(桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004)摘要:综述了磁性吸波材料的研究现状;总结了铁氧体磁性吸波材料、金属微粉磁性吸波材料、多晶金属纤维磁性吸波材料和纳米磁性吸波材料的最新研究进展;指出了目前研究存在的一些问题。
通过对比发现,磁性吸波材料研究的主要趋势为尺度纳米化、结构复合化以及形貌纤维化。
不同损耗机制的复合化将是目前磁性吸波材料的重要发展方向。
关键词:吸波材料;铁氧体;金属微粉;多晶纤维;纳米材料中图分类号:T M25;TM27文献标志码:A文章编号:1671-8887(2011)02-0037-04Research Pro g ress and Pros p ectsof Ma g netic Absorbin g MaterialsW AN G Lei,Z H U Bao-hua(School o f M aterial s Sci ence and En g ineer in g,G uili n Universit yo f Electro ni c Science and T echnolo gy,Guil in541004,China)Abstract:The recent research st ate o n ma g net ic absorbin g m ateri al s w as reviewed.T he lat est p ro g r ess o f elect rom a g net ic w ave abso rbents in f er rit e,metal p ow der,p ol y cr y_ stall ine met al f ibers and nano_mat erials w as summari zed.Some def iciencies in curr ent re sear ch.w as p ointed o ut.B y com p arison,the main t rends of ma g neti c microw ave absorbent s were f or ward t o nano_scale,com p o si te str uctur e and f ibrous mo r p ho lo gy.T he com p osit e of dif f erent loss mechanism wil l be an im p o rt ant di rect ion o f microw ave absorbers.Ke y words:abso rbin g mat erials;f err it e;m et al p owder;p ol y cr y st alline f ibers;nano_mater ials1引言随着电子技术的飞速发展,人们日常生活中受到的电磁辐射不断增多;同时为适应现代战争的需要,隐身材料在武器中将被广泛应用,因此,吸波材料的研究具有重要的实用价值。
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。
陶瓷吸波材料的研究现状
陶瓷吸波材料的研究现状Cu rren t Statu s of Ceram ics M aterials inE lectrom agnetic W ave A b so rb ing孙晶晶,李建保,张 波,翟华嶂,孙格靓(清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京100084) SUN J ing2jing,L I J ian2bao,ZHAN G Bo,ZHA I H ua2zhang,SUN Ge2liang(State Key L abo rato ry of N ew Ceram ics and F ine P rocessing,T singhua U n iversity,B eijing100084,Ch ina)摘要:简述了电磁波吸收的基本原理,吸收材料的种类;详细介绍了陶瓷吸波材料的国内外研究现状,其中以碳化硅和铁氧体为重点;最后简述了本实验室的一些相关工作。
关键词:电磁波吸收;碳化硅;铁氧体;陶瓷材料中图分类号:TM25 文献标识码:A 文章编号:100124381(2003)022*******Abstract:T h is paper first summ arizes si m p ly the m echan is m of the electrom agnetic w ave ab so rb ing as a background know ledge,and the typ es of ab so rb ing m aterials acco rding to differen t standards1 Secondly,the cu rren t statu s of ceram ic ab so rb ing m aterials is review ed in detail,w h ich takes the exam p les of silicon carbon and ferrite1F inally,the investigati on in th is field of ou r lab is in tro2 duced1Key words:electrom agnetic w ave ab so rb ing;silicon carbon;ferrite;ceram ic m aterial 随着未来战争对武器装备隐形要求的不断提高,人们生活中电磁辐射的不断增多,研究材料对电磁波的吸收能力,有迫切的实用价值[1,2]。
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。
耐高温吸波陶瓷及其涂层的研究进展
第 4 期第 24-33 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.24-33第 52 卷2024 年 4 月耐高温吸波陶瓷及其涂层的研究进展Research progress in high temperaturemicrowave absorbing ceramicsand coatings高基磊，刘俐*（武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉430070）GAO Jilei，LIU Li*（School of Materials Science and Engineering，WuhanUniversity of Technology，Wuhan 430070，China）摘要：随着近现代科技的发展，高速飞行器对生存能力需求不断提高，其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。
传统吸波材料普遍不能应用于高温环境，为了能够隐藏高速飞行器的高温部件，吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视，耐高温吸波陶瓷材料可以实现上述背景下的应用。
为提供分析和改善陶瓷吸波材料高温程度有限和吸收带宽较窄问题的依据，对引入温度影响后，耐高温吸波陶瓷材料的吸波机理进行了阐述。
耐高温吸波陶瓷材料与涂层可以分为碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷和聚合物转化陶瓷。
本文在此分类的基础上，对陶瓷吸波材料和涂层损耗电磁波机理及其高温条件下的吸波性能进行了归纳总结，并指出未来耐高温吸波陶瓷材料应改善现有材料耐高温程度不足以及有效吸收带宽较窄的问题，进而加强其在高温条件下的服役能力。
关键词：陶瓷；复合材料；介电损耗；高温吸波涂层doi：10.11868/j.issn.1001-4381.2022.001018中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1001-4381（2024）04-0024-10Abstract：With the development of modern science and technology，the demand for survivability of high-speed aircraft is constantly increasing.Its nose cone，wing，tail nozzle and other high-temperature components are easily exposed. In order to hide the high temperature parts of high-speed aircraft， the high temperature application of wave absorbing materials has attracted the attention of researchers.High temperature absorbing ceramic materials can realize the application in the above background.In order to provide the basis for analyzing and improving the problems of limited high temperature degree and narrow absorption bandwidth of ceramic absorbing materials，the absorbing mechanism of ceramic absorbing materials with high temperature resistance was described with the influence of temperature.The high temperature absorbing ceramic materials and coatings can be classified into carbide ceramics，nitride ceramics，oxide ceramics and polymer conversion ceramics.Based on this classification，the electromagnetic wave loss mechanism of ceramic absorbing materials and coatings，and their absorbing properties under high temperature conditions were summarized in this paper.In addition，it is pointed out that the future high temperature absorbing ceramic materials should improve the existing materials’low high temperature resistance and narrow effective absorption band width so as to strengthen its service ability. Key words：ceramics；composite material；dielectric loss；high-temperature microwave absorbing coating随着5G时代的到来，电磁波的应用更加广泛。
吸波材料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张开庆（山东科技大学应用物理学2010-01 201001090134）摘要：介绍了吸波材料的重要性，阐述了吸波材料的吸波原理，综述了铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料及光学透明吸波材料近几年来的国内外研究进展及应用，最后指出，多频谱隐身材料和智能隐身材料是吸波材料中两个最主要的发展方向。
关键词：吸波材料；吸波原理；进展Absorbing Mechanism and Progress of Wave-absorbingMaterialsZhang Kai-qing(Shandong university of science and technology college of science, Applied physics class level 2010-01) Abstract:The sign if icance of wave-absorbing materials was explained. The absorbing mechanism indifferent conditions, the species and the characteristics of general wave-absorbing materials were introduced. The recent progress and application of ferrite material, surperfine metal powders, nanam eter absorbing material and optics transparent absorbing materials were reviewed. Finally points out that the multiple spectra and intelligent stealth materials are tow most essential developing trends for radar wave absorbing materials.Key words: wave-absorbing materials; wave-absorbing mechanism; progress随着现代科技技术尤其是电子工业技术的高速发展，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。
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 。
陶瓷材料在电磁波吸收领域的应用研究
陶瓷材料在电磁波吸收领域的应用研究摘要：随着无线通信技术和电子设备的不断发展，对电磁波吸收材料的需求越来越迫切。
陶瓷材料因其优良的物理特性和独特的结构，逐渐成为电磁波吸收领域的研究热点。
本文综述了陶瓷材料在电磁波吸收领域的应用研究，重点介绍了陶瓷材料的种类、制备方法以及吸收性能的优化策略。
一、引言近年来，电磁波污染日益严重，对人类健康和电子设备的影响也日益显著。
而电磁波吸收材料的研究和应用有望解决这一问题。
陶瓷材料作为一类重要的无机非金属材料，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和机械性能，因此引起了学者们的广泛关注。
本文将重点探讨陶瓷材料在电磁波吸收领域的应用研究进展。
二、陶瓷材料的分类陶瓷材料主要包括氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷和硼化物陶瓷等。
其中氧化物陶瓷是目前最常用的一种，如二氧化锰、二氧化硼等。
氮化物陶瓷具有较好的导电性能和热导率，可作为电磁波吸收材料的高温稳定基底。
碳化物陶瓷和硼化物陶瓷具有良好的机械性能和较高的热导率，可以提高吸收材料的耐热性和稳定性。
三、陶瓷材料的制备方法陶瓷材料的制备方法多种多样，常用的包括固相法、溶胶-凝胶法和微波辐射法等。
固相法是最常用的方法之一，通过混合和高温烧结原料制备陶瓷材料。
溶胶-凝胶法利用溶胶和凝胶中的化学反应制备均匀的陶瓷材料。
微波辐射法则是近年来发展起来的一种新方法，能够提高陶瓷材料的制备效率和性能。
四、陶瓷材料的吸收性能优化策略陶瓷材料的吸收性能主要取决于其微观结构和材料组成。
为了提高陶瓷材料的吸收性能，研究者们采取了多种优化策略。
一种常用的策略是通过增加材料的界面面积和界面阻抗来提高吸收性能。
可以通过引入石墨烯、纳米颗粒等纳米材料来增加陶瓷材料的界面阻抗。
此外，调控材料的导电性、磁性和介电性等物理特性，也是提高吸收性能的有效途径。
五、陶瓷材料在实际应用中的展望目前，陶瓷材料在电磁波吸收领域的应用主要集中在军事、航空航天和通信等领域。
未来，随着人们对电磁波污染和阻断的需求不断增加，陶瓷材料有望在更广泛的领域中得到应用。
纳米多孔陶瓷吸波材料的制备与性能研究
通过物理方法制备 由物理方法制备的无机吸波材料有着优
第一步首先将 一 定 量 的 聚 碳 硅 烷 溶 解 到 二 甲 苯 中 待 溶
异的力学性能耐热耐振耐气候耐腐蚀吸音等等应用范 解均匀后逐渐向二甲苯加入一定量的纳米铁粉在加入过程
围较广 另外对于无机多孔型吸波材料研究有着相对完善的 中需要利用搅拌和超声分散使其与聚碳硅烷均匀的融合搅拌
以下的纳米铁粉就可以将其电阻率调节为 %&$ 欧到 $%%% 欧 * 成 3 i(% i(HZZ的陶瓷素胚 陶瓷素胚是为进一步的陶瓷烧
厘米范围内 这有效增加纳米多孔结构型陶瓷吸波材料的应 制做准备到这一步骤材料准备基本完成
用范围
最后一步将 素 胚 放 置 到 特 定 的 管 式 炉 中 调 节 至 真 空 环
关键词纳米材料制备方法性能研究
55材料技术的飞速发展推动了生产生活的进步信息时代 计能够将硅碳铁所组成的纳米多孔结构型陶瓷微波吸收材
的到来更是推动电子设备在日常生活中进行大面积普及 与 料变成一种有着复合性能得新的电磁波等微波吸收材料 并
此同时由电子设备带来的电磁污染渐渐成为当前新得主要污 且其在保持较好微波吸收特性的基础上有着轻质耐高温的
染源 电磁污染不仅对正常电池信息造成干扰还会对人体产 优点能够满足不同情境的需求尤其是在军事应用中更是能
生细微影响不加以重视将会出现很大问题 通过研究新型的 够满足一些装置的隐身要求另外在高温融化高速热气流冲
吸波材料能够有效改善电磁污染对生产生活的影响 其中 击等恶劣环境影响下这种材料同样能够保持其微波吸收特
纳米多孔结构型陶瓷吸波材料主要是指参杂不同程度纳
第三步到上述步骤基本材料已经准备完毕这时选择 (%
米铁粉的聚碳硅烷裂解得到的 >/2?2O; 通过测量制备出的多 (H 毫米的钢模具来盛放经过精细研磨的粉末 并利用压力
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《陶瓷学报》JOURNAL OF CERAMICS第31卷第1期2010年3月Vol.31,No.1Mar.2010文章编号：1000-2278（2010）01-0538-04陶瓷吸波材料的研究进展范跃农1，2龚荣洲2（１．景德镇陶瓷学院，景德镇：３３３４０３，２．华中科技大学，武汉：４３００７４）摘要简述了在当今世界能提高各类武器在战争中的生存能力、防卫能力和攻击能力的隐身技术，对其在现代高技术武器装备中的重要作用进行了肯定。
对隐身技术中占重要地位的电磁波吸收材料的种类、吸波原理及吸波方式做了进一步阐述。
重点讨论了陶瓷吸波材料的吸波原理、组成结构和方式，并着重介绍了几种最近几年陶瓷吸波材料的最新研究成果，列举了它们的吸波性能参数。
最后，对陶瓷吸波材料发展方向进行了展望。
关键词隐身技术，陶瓷，吸波材料，研究进展中图分类号：ＴＱ１７４文献标识码：Ａ１引言随着电子技术的发展,新型雷达、探测器及精密制导武器相继问世，军事空中防御能力和反导弹能力日益增强，使得武器系统，特别是大型作战武器，如飞机、导弹、舰艇、坦克等所面临的威胁越来越大，作为提高战争中的生存能力、防卫能力和攻击能力的隐身技术，普遍受到世界各国的高度重视。
隐身技术是指降低目标的雷达、红外、激光、磁信号等特征，使其在一定范围内难以被探测，从而提高其生存能力的技术。
已经成为现代电子战争的重要组成部分，它伴随着武器攻击、防卫技术的发展而产生，其最终目的是使武器系统能在多个的频率范围，进行多方位的隐身。
隐身技术发展的关键在于材料技术的发展，要求材料具有质量轻、适应性强的特点。
为了适应未来战争的需要，世界各发达国家都在积极致力于开发新型高效的吸波材料，并对其吸波机理进行更进一步的研究[1]。
吸波材料是隐身技术中不可缺少的组成部分，隐身兵器主要依靠吸波材料来吸收和衰减雷达波以达到隐身的目的。
２吸波材料的分类按照吸波材料的结构，可将其分为涂料型吸波材料、贴片型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料等[2]。
按照吸波机理可以将吸波材料分为磁损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料和“双复”型吸波材料三类。
陶瓷吸波材料属于介电损耗型吸波材料，主要包括碳化硅、Si 3N 4、莫来石、钛酸钡、Al 2O 3、AlN 、堇青石、硼硅酸铝、粘土和炭黑等一类陶瓷材料，同铁氧体、复合金属粉末等比较，这一类材料的吸波性能好，而且还可以有效地减弱红外辐射信号，能有效损耗雷达波的能量。
由于它们比重小、耐高温、介电常数随烧结温度有较大的变化范围，是制作多波段吸波材料的主要成分，有可能通过对显微结构和电磁参数的控制，来获得所希望的吸波效果。
此外，由金属微粉和陶瓷微粉共烧而成的以金属为分散相，陶瓷为连续相的金属陶瓷也属于这一类。
这一类材料对雷达波能量的吸收、转移主要以热能形式散发[3]。
要达到良好的吸波效果，必须具备以下两个条件：(l)入射来的电磁波要尽可能多地进入吸波材料而不被反射；(2)材料要能将电磁波损耗吸收掉[4]。
因此，收稿日期：2009-10-11通讯联系人：范跃农DOI:10.13957/ki.tcxb.2009.04.022陶瓷吸波材料多采用具有阻抗渐变的多层吸波体结构，通过阻抗匹配层的匹配作用，使空间入射来的电磁波尽可能多地进入吸波材料而被损耗吸收。
优化设计结果表明，阻抗变换层具有较低的介电常数时，有利于雷达波进入吸波材料内部，从而表现出较好的吸波性能[2]。
３陶瓷吸波材料的最新研究进展３．１碳化硅吸波材料在陶瓷吸波材料中，碳化硅（SiC）是制作多波段吸波材料的主要成分，通过它能实现轻质、薄层、宽频带和多频段吸收的目的，应用前景广阔[5]。
国外耐高温陶瓷吸收剂的研究报道多以碳化硅为主。
它不仅是一种性能优异的结构陶瓷材料，具有高硬度、大高温强度、抗蠕变、耐腐蚀、抗氧化、小的热膨胀系数、高的热传导率等特点；它的粒径、热处理时间等对其吸波性能的影响也很大，所以可以通过控制制作过程的工艺参数，来对其显微结构和电磁参数进行控制，从而获得理想的吸波效果[6]。
碳化硅陶瓷吸波材料的损耗机理较为复杂，一般认为是多种损耗机制的共同作用。
在不同条件下(如热处理、晶粒大小、形貌以及掺杂等)，以不同的损耗机制作为吸收的主要原因。
在一定条件下，碳化硅的损耗机制以介电极化为主。
目前，碳化硅吸波材料的应用形式多以碳化硅纤维为主，即吸收层是由碳化硅的纤维组成。
这种吸收剂在强度、耐热和耐化学腐蚀方面的性能较好，并且能得到满意的宽频带吸收性能。
碳化硅陶瓷纤维最初是由日本东北大学教授矢岛圣使在1975年采用先驱体转化法制备的[7]。
运用超声将平均粒径30nm的超细金属钴粉均匀分散到聚碳硅烷中，通过熔融纺丝、烧结等处理，制备出具有良好力学性能、电阻率连续可调的掺杂型磁性碳化硅陶瓷纤维。
将这种纤维正交铺排，与环氧树脂复合，制备出三层结构吸波材料，具有良好的微波吸收特性。
一种合成厚度为6mm的三层结构吸波材料在8.0～12.4GHz频率范围内，反射衰减可高达-12dB以上，最大可达-16.3dB，其中小于-15dB的宽度约为1.2GHz[8]。
北京工业大学的葛凯勇等人，以化学还原的方法制备出粒度约为0.2μm左右的超细镍粉，与碳化硅混和，在一定的配比下制备成吸波涂层材料，使吸波涂层最小的反射率都能够达到-23.59dB。
他们提出了微观层复合的设想，并利用化学镀的方法对碳化硅粉表面进行了改性处理，使金属镍沉积在碳化硅颗粒的表面，材料在合理配比下的最小反射率为-22.07dB。
他们还采用宏观层复合的方法，将超细镍粉涂层与碳化硅涂层复合制备成多层吸波材料，改善了吸收峰值和吸收带宽[9]。
３．２ＳｉＣ（Ｎ）吸波材料济南大学的周东等人，对SiNCO粉末的吸波性作了研究。
他们对以氯硅烷为单体合成的聚硅氮烷，经裂解、球磨制得的黑色粉末进行了红外、相分析、元素分析及吸波性测试，并通过改变单体配比，改变粉末中C元素的含量，探究粉末吸波性的变化。
实验结果表明，SiNCO粉末在38.0～39.5GHz高频带表现出较好吸波性，衰减大于-10dB；SINCO粉末与Fe3O4按一定比例复配后，在32.0～39.5GHz (Δ=7.5GHz)，衰减大于-10dB，最高达-25.8dB[10]。
西北工业大学的罗发等人，在SiC(N)吸波材料与空气之间添加LAS玻璃陶瓷后，降低了电磁波在空气与吸波材料界面上的反射，使更多的电磁波进入了吸波材料中。
在SiC(N)/LAS吸波材料中，纳米SiC (N)吸收剂是N原子取代了纳米SiC中的C原子，形成的具有晶格缺陷的纳米SiC。
由于N只有三价，只能与三个Si原子成键，而另外的一个Si原子将剩余一个不能成键的价电子形成一个带负电的缺陷。
这个电子可以在有限的范围内运动，故被称为“准自由电子”。
在电磁场中，这种“准自由电子”的位置随电磁场的方向而改变，导致电子位移，“准自由电子”从一个平衡位置跃迁到另一个平衡位置，要克服一定的势垒，从而运动滞后于电场，出现强烈的极化弛豫，损耗电磁波能量。
另一方面，虽然碳是很强的电磁波反射材料，但是由于形成的碳界面层很薄，而且均匀分散于吸波材料之中，电磁波能够在穿透过程中被损耗掉，因此，正是碳界面层与纳米SiC(N)的共同作用，提高了吸波材料对电磁波的吸收率[11]。
３．３莫来石陶瓷西北工业大学的罗发等人还对莫来石陶瓷的与陶瓷吸波性能密切相关的复介电常数进行了研究。
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[12]。
３．４铁氧体中国海洋大学的侯进、陈国华等人对铁氧体/SiC/石墨系列三层复合吸波涂层进行了研究，他们以铁氧体、SiC和石墨作为吸波剂，制备出了具有阻抗渐变结构的三层复合吸波涂层，并详细探讨了三种吸波剂含量、各层涂层厚度以及中层SiC粒度等因素对吸波性能的影响。
他们得出的结论是：（1）增加底层铁氧体含量、中层SiC含量、表层石墨含量以及涂层厚度，复合吸波涂层的吸波性能曲线会向低频方向移动。
（2）复合吸波涂层的反射损耗和频宽均随底层铁氧体含量的增加而增加，当铁氧体含量由30％增加到60％时，最大反射损耗可以增加-10.36dB，而-10dB以下的频宽则拓宽至2.80GHz。
如果考虑涂层的附着力和涂层密度等问题，铁氧体的质量百分含量选为60％为佳。
（3）当底层铁氧体含量为60％，中层SiC（320目）含量为46％和50％，表层石墨含量为23％时，制得了两种三层吸波涂层，-5dB以下的频宽分别为6.52GHz和5.16GHz，-10dB以下的频宽分别为3.52GHz和2.84GHz，对应的最大反射损耗分别为-35.74dB和-39.25dB。
当底层铁氧体含量为60％，中层SiC（1000目）含量为33％，表层石墨含量为23％时，制得的三层吸波涂层在-5dB和-10dB以下的频宽分别为8.68GHz和4.08GHz，对应的最大反射损耗则为-18.78dB。
（4）适当增加涂层的厚度可以改善吸波效果。
对于底层铁氧体含量为60％、中层SiC（320目）含量为33％和表层石墨含量为23％的三层涂层，各层厚度分别增加一倍，均可提高涂层的反射损耗和吸波频宽；其中增加底层厚度反射损耗和吸波频宽的增加最为显著，-5dB和-10dB以下的频宽分别增加到4.72GHz和2.48GH z，对应的最大反射损耗为-37.88dB[6]。
陶瓷吸波材料的种类很多，近几年来的发展也很快，但限于篇幅，这里只能介绍这几种目前开发得比较快、性能较理想的材料。
４结束语隐身技术不仅影响着现代战争的胜负,而且还将影响现代战争的模式,随着高科技的发展,未来的武器系统将综合采用各种隐身技术来提高武器系统的突防和攻击能力,实现宽频段、全方位、多功能的隐身将成为隐身技术发展的总趋势。
经过几十年的努力、吸波材料的研究己取得了一定的进展,但是还存在一定的不足之处。
为适应实际战争的需要,吸波材料要满足“薄、轻、宽、强”和的耐腐蚀性要求，由于陶瓷吸波材料本身在这些方面的性能优势，所以对陶瓷吸波材料的开发将任重而道远。
参考文献1焦桓,周万城.雷达吸收剂研究进展.材料导报,2000,14（3）:pp 11～122李鹏.高温吸波材料研究应用现状.航空制造技术.2008,（6）: 26～293吴小光,车晔秋.国外微波吸收材料.长沙:国防科技大学出版社],19924HeYanfei，GongRongzhou，NieYan，et al.Journal of Applied Physics，2005，98(8):084903-15罗发,周万城,焦桓等.西北工业大学学报.2004,22（1）:116～1196侯进,陈国华.水滑石、石墨、碳化硅以及铁氧体复合吸波涂层制备与性能研究（博士论文）.20077Yajim a S,et al.J Am Ceram Soc,1976,59(7-8):3248王丽熙,张其土.材料导报,2005,19(9):26~299葛凯勇,王群,张晓宁等.碳化硅吸波性能改进的研究.功能材料与器件学报,2002,（3）10周东,费沂虹,苏玉臻等.SINCO陶瓷粉末吸波性的初步研究.高分子材料科学与工程,2000,311罗发,周万城等.SiC(N)/LAS吸波材料吸波性能研究.无机材料学报,2003,18(3):580~58412张富宽,罗发,朱冬梅等.莫来石陶瓷的制备、微波介电特性及其对材料吸波性能的影响.航空学报,2005,26（2）:250～253RESEARCH STATUS OF ELECTROMAGNETIC WAVEABSORBING CERAMICS MATERIALSFan Yuenong1,2Gong Rongzhou2(1.Jingdezhen Ceramics Institute,Jingdezhen333001;2.Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430074)AbstractStealth technology which can improve survivability,defense capability and attack capability of all kinds of weapons in the present world has been summarized,and its vital role in the modern high technology military hardware has been confirmed.The category,wave-absorbing theory and wave-absorbing methods of electromagnetic wave absorbing materials,which occupy an important position in stealth technology,have also been presented.Wave-absorbing theory and wave-absorbing methods of electromagnetic wave absorbing ceramic materials have been discussed,and several new research results of wave-absorbing ceramic materials have been introduced.Also the development trends of wave-absorbing ceramic materials are prospected.Keywords stealthy technology,ceramics,radar-wave absorbing material,research statusReceived on Oct.11,2009Fan Yuenong。