吸波建筑材料的研究及应用进展
吸波材料在现代建筑中的应用研究
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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。
吸波材料在现代建筑中的应用研究
２ 吸波 涂料 的分 类 ｊ
根据涂料隐身的原理 ， 吸波涂料主要有吸波隐 身涂料和透波隐身涂料两种。 根据 吸收 剂 的不 同 ， 吸波涂 料一 般有 以下几类 ：
山 东 建 材信 息 网 ｈ ｐ／ ｗ ｗ ｓ ｏ ｏ ｔ ：／ ｗ ．ａ ．ｎ ｔ ｊ
射系数由公式 （ ） １ 决定 ， 由公式 （ ） ２ 可知， 物体表面 反射波阻抗与其表面磁导率和电容率之 比的平方根
・
４・
２０ ０ ７年第 ４期
维普资讯
铁 氧体 吸波涂 料 、 基铁 细胞涂 料 、 羰 金属超 细 粉末或
金属 氧化 物磁性 超细 粉末 吸波涂 料 、 陶瓷 吸波涂 料 、
１ 吸 波涂料 的吸 波机 理 ¨ ｊ
吸波 涂 料 能 够 吸收 投 射 到 它 表 面 的 电磁 波 能
吸波 涂 料 主要 由粘 结 剂 和牢 固的粘 附于被涂物
的表面 上形 成连 续膜 的主 要 物质 ， 而具 有 特 定 电磁
在 现 代 建 筑 中 的应 用进 行 了初 步 的探 讨 。
关键 词 ： 吸波 ； 隐身涂料 ； 筑物 建
中 图分 类号 ：Ｕ ２ ． Ｔ ５ ２３
文献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ３—１２ （ ０ ７ ０ ０ ０ ０ １０ ３ ４ ２ ０ ）４— ０ ４— ４ 成正比， 因此 ，
获得 所希 望 的吸波效 果 。 ２ ５ 纳米 吸波 涂料 ．
ｚ 。 ＝ ｚ。
Ｊ ｒＳ ］／ｒ ￣ 一 ＇ ｌ ｌ
（） ２
台的电磁辐射防护 ， 微波暗室消除设备和通讯和导 航系统的电磁干扰 ， 安全信息保密， 工业科学和医疗 设备的电磁防护 ， 对一些重点军事工程和保密工程
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。
建筑吸波材料的研究现状及应用前景
向另～ 侧空 间 的传 播 ， 这种 以反 射损 耗 为主的材料仅仅保证 了一 侧空 间的 电磁环 境 ， 而对 外界 空间入 射 电磁 波 的能量 衰减不 大 ， 使被 反射 回的 电磁 波 在其一 侧循 环传 播 ， 恶化 了发射 源
一
１ 涂覆型建筑吸波材料 ．
电磁辐射 问题 。 ⑤电子通信设备 ， 无线电广播 、 如 通 信基 站 、 面卫 星 发射 台、 波 通 地 微 信、 导航及 雷达 等。 统 的数 量和设 计性 能 ， 并且 在 同一空 要 减 少 电磁 辐 射所 带 来 的各 种 不 良
间 内， 电离层 高 度、 气候 条件 、 电介质
建筑 吸波材 料 的 研究现状及应用前景
■ 文／ 李丽光 李文远
１ 中国人 民解放 军防化指挥 工程 学院 ．
２ 中国人 民解放军６ ０ ６ ． １ １ 部队
随着科 学技 术的不 断进 步 ， 电子
制失 灵等事 故 ， 以及 影响人 们的 身体 健康 。 把 电磁 辐射对 环境 造成 的污 要 染 减小 到最低 程度 ， 需对 电磁 辐射 加 以控 制 和 消 除。 目前 ， 国相 关部 门 我
回
Ａ ｖｎｅ ａ ｒ ｌＩ ｕｔ ｄａ ｃｄ ｔ ｉｓｎ ｓ ｙ Ｍ ｅａ ｄ ｒ
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④交通系统 ， 气化铁路 、 如 轻轨及 地 下铁道 、 电车 等。 交通系统 的四通 八 达使地铁 、 电车等 毗邻居 住楼群 ， 方 在 便人们 出行 的同时也带来 了较严重 的
已经意识 到这 个 问题 ， 布 了一系列 颁 的相 关 标 准 ， （ 业 场所 微 波 辐射 如（ 作 卫 生 标 准 ， 它规 定 了职业 及 公众 在 不 同 频率 范 围暴 露 情 况 下所 能 接收
吸波材料现状和应用整理超
吸波材料现状和应用整理超吸波材料是一种能够吸收入射电磁波能量的材料，广泛应用于电子、通信、雷达、医疗等领域。
下面将对吸波材料的现状和应用进行整理。
一、吸波材料的现状：1.传统吸波材料：传统吸波材料主要包括铁氧体吸波材料、碳基吸波材料和金属粉末吸波材料。
铁氧体吸波材料具有良好的吸波特性，但存在成本高、重量大的缺点。
碳基吸波材料在低频和高频段有较好的吸波性能，但在中频段表现一般。
金属粉末吸波材料具有宽频带吸波特性，但其吸波效果受到金属粉末颗粒尺寸和分布的影响。
2.新型吸波材料：近年来，随着纳米技术和复合材料技术的发展，新型吸波材料不断涌现。
例如，石墨烯、纳米颗粒、纳米线等材料的引入，使得吸波材料具备了更好的吸波性能和适应性。
此外，还有基于多孔介质和微波介质等新型吸波材料不断得到应用。
二、吸波材料的应用：1.电子和通信领域：吸波材料在电子和通信领域中广泛应用。
例如，在手机、电视、电脑等电子产品中，吸波材料可以减少电磁波对周围环境和其他电子设备的干扰。
在通信设施中，吸波材料可以减少因电磁波反射和散射引起的信号衰减和干扰，提高通信的稳定性和可靠性。
2.雷达领域：吸波材料在雷达系统中起到重要作用。
吸波材料可以减少雷达系统的回波信号，提高雷达系统的探测精度和隐形性能。
吸波材料在雷达系统中的应用包括雷达天线的吸波包覆、飞机和船只的外壳吸波涂层等。
3.医疗领域：吸波材料在医疗领域中也有应用。
例如，医学成像设备中的吸波材料可以减少周围环境的干扰，提高图像质量；医用射频治疗中的吸波材料可以减少射频波的反射和散射，增强治疗效果。
4.军事领域：吸波材料在军事领域中是一种重要的隐身材料。
吸波材料可以减少战机、舰船等装备的雷达反射截面，提高敌方雷达探测的难度和战略优势。
吸波材料在军事领域中的应用包括隐身战机的外表面吸波涂层、导弹的吸波翼盒等。
综上所述，吸波材料在各个领域的应用越来越广泛。
随着科技的不断发展，吸波材料的性能和适应性也在不断提高。
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
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吸波建筑材料的研究及应用进展
发表时间：2014-12-25T08:58:25.343Z 来源：《防护工程》2014年第9期供稿作者：官举红
[导读] 随着科技的日益进步,电磁技术给人类创造了巨大的物质文明,但也把人们带进一个充满人造电磁辐射的环境里。
官举红
重庆热展建筑工程咨询服务中心重庆 400012
[摘要]随着现代科学技术的发展，吸波材料被广泛的应用于人体安全防护、微波暗室、通讯以及导航系统的电磁干扰等多方面。
本文对吸波建筑材料的研究及应用进展进行了详细分析。
[关键词]建筑吸波材料;应用前景;发展趋势
一、前言
目前，微波吸收材料的发展越来越明显地呈现出功能上频谱兼容化、材料形态上低维化、材料设计上智能化超长化、材料组成上复合化、材料性能上多样化和材料应用上民用化的发展趋势。
二、开发研制新型建筑吸波材料的必要性
随着科技的日益进步,电磁技术给人类创造了巨大的物质文明,但也把人们带进一个充满人造电磁辐射的环境里。
电磁辐射污染已经成为继大气污染、水污染和噪声污染之后的第四污染源[1],且随着电子、电信技术快速发展而日趋严重。
常规电磁屏蔽的方法会带来电磁波的高反射,因此寻找低反射高吸收的材料成为吸波材料的研究热点。
民用方面,大功率电磁波发射塔、电台等向外界不断发射的电磁波,常常会带来通讯干扰、电子迷雾等问题。
更为严重的是,数以百万计的人们由于长期暴露在来自电缆和家庭电器的电磁辐射中,患癌症和退化性疾病的危险正在增加,高频电磁波对生物肌体细胞、人体神经系统、循环系统、免疫、生殖和新陈代谢功能具有极强的辐射伤害。
研究开发新型建筑吸波材料,为人们提供弱电磁辐射的居住及办公环境十分必要。
军事上,随着世界上许多国家对现代战争的第四战场——电磁战的深入研究,目前电磁战已主要应用于以下两个方面:一是在战争中对敌方进行大规模、高强度的持续电磁干扰,使得敌方的指挥、通讯等系统不能够正常运作;二是近些年来一些军事强国越来越重视对电磁武器的研究。
目前,美国等国家已经研制出一种威力巨大的电磁武器——电磁炸弹。
这种特殊的炸弹在爆炸时能够向周围空间辐射极强的脉冲电磁波,能够迅速使得敌方的电力通讯设施陷入瘫痪。
由于以上原因,建筑吸波材料作为防电磁战中的重要一环越来越受到重视。
如对于一些要害部门的建筑物、设备设施可以使用吸波建筑材料来防止敌方的电磁干扰或电磁武器的攻击。
另外,为了更好地保护指挥机关、仓库等一些重要军事场所及设施,需在这些建筑物表面使用吸波材料来吸收电磁波以减小被敌方雷达探测到的可能性,从而提高它们的战场生存能力。
因此,从民用与军用两方面考虑,有关非运动目标(如:大型建筑物、军事掩体、机场、雷达站等)建筑吸波材料的研究十分必要。
三、吸波材料的吸波机理
吸波涂料能够吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的损耗转变成热能等其他形式的能量。
材料吸收电磁波的基本条件:1)电磁波射入材料时能最大限度地进入材料内部(匹配特性);2)进入材料内部的电磁波能迅速衰减掉(衰减特性)。
损耗大小,可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。
对于单一组元的吸收体,阻抗匹配和强吸收之间存在矛盾,有必要进行材料多元复合,以便调节电磁参数,使它尽可能在匹配条件下,提高吸收损耗能力。
四、建筑吸波材料的应用前景
1.钢纤维混凝土
混凝土是用量最大、用途最广的建筑材料,吸波混凝土及功能、环保、结构于一体,在传统高耐久性的基础上赋予吸收电磁波的功能,符合高新技术改造传统材料的发展方向。
在建筑工程中,厘米级的钢纤维与混凝土粘接性能好,复合基体能共同承受荷载,与普通同级的混凝土相比塑性、韧性显著增大,抗拉、抗弯性能也显著提高[3],但是关于厘米级的钢纤维掺入混凝土后的吸波性能研究未见有公开报道。
华中科技大学的杨海燕等,研究了不同长度、不同占空比钢纤维混凝土对军用频率范围电磁波的吸收衰减特性,并分析了它们之间的关系。
2-18GHz其最大吸收率达9.8dB,4dB带宽最高15.28GHz。
2.手性吸波混凝土
在近年的研究中发现,在混凝土中掺入晶须,试样干燥后试件外形出现弯曲;掺入,虽然改善了混凝土的吸波性能,但随着掺量的增大,试件出现脆裂。
这表明仅靠调整混凝土的电解质损耗以及磁介质损耗,吸波性能的改善存在极限,同时还伴随了混凝土力学性能的降低甚至破坏。
康青[4]提出在混凝土中掺入螺旋结构钢纤维线圈,即制得手性吸波混凝土,结合混凝土中的电损耗介质、磁损耗介质,建立手性吸波混凝土的理论模型,制备不同配合比的实验样品,研究电磁损耗机理及规律,获取优化的吸波混凝土设计方案。
这样既克服了吸波混凝土改性中力学性能下降的难题,有增大了吸波混凝土的损耗机制。
3.碳纤维混凝土
研究了波纹型单纤维的吸波性能和能量耗散机理,推到了波纹型碳纤维混凝土结构能量耗散因子计算公式,并进行了能量耗散分析。
对于碳纤维混凝土板,板厚,碳纤维弹性模量,纤维密度,碳纤维混凝土弹性模量,混凝土密度,实验结果表明,碳纤维在纤维混凝土中的体积分数为时,有较高的结构损耗因子,此后随着体积分数的增大,结构损耗因子也不会增高,甚至降低。
4.防辐射涂料
防辐射涂料一般是在普通涂料中加入吸波材料制成,并要求施工性能好、不易脱落且成本不能太高。
目前相关的研究成果较多,如有专利采用含有铁、锌、钴、铜、锂等成分的原料预烧、球磨、热处理、粉磨后按照一定比例和普通涂料混合制备成环保型建筑吸波涂层,可吸收500MHz-5600MHz的电磁波。
还有专利将吸波组分与其他环保手段结合起来,制备出多功能环保吸波建筑涂料。
五、吸波建筑材料的发展趋势
随着吸波建筑材料的应用不断扩大,人们对其性能要求也越来越高,已有的吸波建筑材料很难满足实际应用的要求。
目前吸波建筑材料的研究主要有以下趋势。
1.宽频薄层吸波建筑材料
电子技术的迅速发展要求吸波建筑材料的工作频段越来越宽。
目前的宽频吸波建筑材料主要应用在微波暗室,不但厚度大,而且成本很
高。
吸波频段宽、材料厚度薄是未来吸波建筑材料研究的主要发展方向。
2.低成本吸波建筑材料
与其他吸波材料相比,吸波建筑材料具有使用量大、要求成本低的特点。
目前已有的吸波建筑材料普遍成本很高,难以得到广泛应用。
大幅度降低成本是吸波建筑材料在应用研究,尤其是民用研究中急需解决的关键问题之一。
3.多功能吸波建筑材料
目前,在多个领域都迫切需要同时具有多种性能的吸波建筑材料。
如在军事上需要同时具有能够吸收微波、红外线、声波的吸波建筑材料,而民用上需要同时具有吸波、吸声、保温等性能的吸波建筑材料。
目前,许多国家已开始展开多功能吸波建筑材料的研究,并已取得一定进展。
六、结束语
电磁波吸收材料是城市建设中防止电磁辐射污染的良好材料，可以将电磁波吸收材料与建筑板材结合起来，制造承台电磁波吸收性建筑板材，用于办公系统、家居等的电磁污染防治。
参考文献
[1] 王海.雷达吸波材料的研究现状和发展方向.上海航天.2010（02）：50-54.
[2] 王海泉，陈秀琴.吸波材料的研究进展[J].材料导报.2011（05）：145-146.
[3] 高焕方、陈农、张捷等,吸波涂料的研究现状[J].表面技术.2013（09）：80-84.。