纳米吸波材料ppt课件
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吸波复合材料培训讲义PPT(共41页)
(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。
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。
吸波材料的早期应用
• 一战时，德国空军曾用透明材料制造过飞机，使地面人员难 以发现它们
• 1945年——雷达发明之后，美国研制出一种吸收雷达波的涂 料，代号为MX-40，据说使用效果很好。
• 1954年——U-2，设计时考虑了隐身，如在机身上涂满黑色 的可降低雷达波散射程度的“铁漆”涂料。
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。
(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。
纳米吸波材料ppt课件
19
与简单的吸收型材料相比， CA2RAMs 具有较好的隐 身性能。美国F—117飞机， 其座舱透明件就采用CA— RAMs。其实施方法就是 将具有一定图形结构的透 明薄膜电路网格植入透明 高聚物涂层中，并与飞机 连接成导电通路，使得整 个透明材料变成一个CA— RAMs
20
21
22
23
24
eV)，为纳米材料创造了新的吸收通道。
4
2、纳米吸波材料的吸波原理
2.3 磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起 较大的磁滞损耗。在电磁场的辐射下，纳米 材料中的原子和电子运动加剧, 促使磁化，增 加电磁能转化为热能的效率,从而提高对电磁 波的吸收性能。
5
磁滞损耗 的大小与磁滞 回线所围面积 成正比，因此 磁滞回线所围 面积越大，磁 滞损耗也就越 大
17
T—50 俄罗斯
最近俄罗斯 成功地利用 纳米晶薄膜 制备了厚度 仅为20μm 的超薄型多 层膜微波吸 收材料。
18
4.2 电路模拟吸波材料 （CARAMs）
(Circuit Analysis—RAMs） 这种由计算机设计并严格控制结 构的透明导电薄片能够透过可见 光而屏蔽雷达波，并阻尼雷达波 感应产生的电场，从而吸收雷达 波,避免了反射所造成的反射能量
3
2、纳米吸波材料的吸波原理
纳米材料之所以具有优异的吸收电磁波性能, 其原 因在于:
2.1 纳米材料的界面组元所占比例大, 纳米颗粒表 面原子比例高, 不饱和键和悬挂键多, 大量悬挂键 的存在使界面极化, 吸收频带展宽。
2.2 纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂, 分裂
的能级间距正处于微波的能量范围( e1V0-—2 10-4
纳米吸波 材料
1
contents
与简单的吸收型材料相比， CA2RAMs 具有较好的隐 身性能。美国F—117飞机， 其座舱透明件就采用CA— RAMs。其实施方法就是 将具有一定图形结构的透 明薄膜电路网格植入透明 高聚物涂层中，并与飞机 连接成导电通路，使得整 个透明材料变成一个CA— RAMs
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eV)，为纳米材料创造了新的吸收通道。
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2、纳米吸波材料的吸波原理
2.3 磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起 较大的磁滞损耗。在电磁场的辐射下，纳米 材料中的原子和电子运动加剧, 促使磁化，增 加电磁能转化为热能的效率,从而提高对电磁 波的吸收性能。
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磁滞损耗 的大小与磁滞 回线所围面积 成正比，因此 磁滞回线所围 面积越大，磁 滞损耗也就越 大
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T—50 俄罗斯
最近俄罗斯 成功地利用 纳米晶薄膜 制备了厚度 仅为20μm 的超薄型多 层膜微波吸 收材料。
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4.2 电路模拟吸波材料 （CARAMs）
(Circuit Analysis—RAMs） 这种由计算机设计并严格控制结 构的透明导电薄片能够透过可见 光而屏蔽雷达波，并阻尼雷达波 感应产生的电场，从而吸收雷达 波,避免了反射所造成的反射能量
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2、纳米吸波材料的吸波原理
纳米材料之所以具有优异的吸收电磁波性能, 其原 因在于:
2.1 纳米材料的界面组元所占比例大, 纳米颗粒表 面原子比例高, 不饱和键和悬挂键多, 大量悬挂键 的存在使界面极化, 吸收频带展宽。
2.2 纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂, 分裂
的能级间距正处于微波的能量范围( e1V0-—2 10-4
纳米吸波 材料
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吸波材料 ppt课件
PPT课件
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吸波材料有哪些？
根据成型工艺
涂敷型——吸收剂和粘合剂混合后涂敷于目标表面。铁氧 体吸收材料、金属微粉吸收材料、多晶铁纤维 吸收材料等。
结构型——将吸收剂分散在特种纤维增强的结构材料中所 形成的结构复合材料。承载+吸收电磁波 常用纤维：玻纤、碳纤、碳化硅纤维等。
根据研究时期
传统吸波材料：金属微粉、石墨、钛酸钡等。 新型吸波材料：纳米吸波材料、导电高聚物、多晶纤维、
性能，用氢氧化钾对碳纳米管进行活化处理后，吸 收频带展宽、吸收加强。
原因：活化碳纳米管具有丰富的孔结构，电磁波在 这些孔结构中反复地被反射、散射， 从而消耗电磁 波能量。
PPT课件
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碳纳米管/聚合物基复合吸波材料
由于碳纳米管尺寸小、比表面积大，具有良好的 导电性，在与聚合物混合物制备成复合材料能够 形成导电网络，而且能够提高复合材料强度，是 一种综合性能优良的电损耗型复合吸波材料。
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碳纳米管薄膜
研究表明，在Si 基底上定向生长的碳纳米管基本 没有吸波性能，而在Cu 基底上定向生长的管径 30nm、长度5μm、间距150nm 的碳纳米管薄膜 对红光和红外激光的吸收高达98%，对10GH z 的微波有50% 的吸收。
该材料密度小、吸收强, 对微波和红外激光均能吸 收, 主要应用于军事领域。
手性吸波材料等。
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传统吸波材料
金属微粉：主要通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收衰减电磁波， 主要包括金属铁粉、铁合金粉、羰基铁粉等。 抗氧化、抗酸碱能力差！介电常数大！而且密度大！
石墨：密度低，电阻是衰减电磁能的主要方式。 高温抗氧化性差！式
铁氧体：具有吸收率高、涂层薄和频带宽等优点。 密度大！ 饱和磁化强度低！高温稳定性差！
纳米吸波材料
纳米吸波材料0930402090 杨苏清现代科学技术迅速发展，无形无迹的电磁波充斥着人们的生活空间，严重的电磁污染给地球的生态环境带来了严重的破坏，因此，研制开发新型吸波材料已经成为当今社会的热点;同时，随着现代军事技术的不断发展,战争越来越信息化,立体化，雷达探测技术的不断发展，现代军队为提高自身的生存和突防能力，也越来越多的应用到隐身技术，而作为隐身技术关键的吸波材料也成为各国军事科技力量研究和开发的重点和热点。
一、纳米吸波材料原理及特性纳米材料是指特征尺寸在1～100nm的材料。
纳米材料由于其自身结构上的特征而具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应,因而与同组分的常规材料相比，在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能，在微波吸收方面显示出很好的发展前景。
吸波材料是指能够吸收投射到它表面当今电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为其他形式的能量的一类材料。
当一个微粒的尺寸小到纳米量级时，它的微观结构和性能既不同于原子、分子的微观体系，也不同于显示本征性质的大颗粒材料宏观体系，而是介于二者之间的一个过渡体系。
纳米微粒尺寸小，比表面积大，具有很高的表面能，从而对其化学性质有很大影响。
实验证明，粒子分散度提高到一定程度后，随着粒子直径的减小，位于粒子表面的原子数与总原子数的比值急剧增大，当粒径降为5nm 时，表面原子所占比例可达50％。
由于表面原子数增加，微粒内原子数减少,使能带中的电子能级发生分裂，分裂后的能级间隔正处于微波的能量范围内（l×l0-2—l×lO-5eV），从而导致新的吸波通道。
一方面，纳米微粒尺寸远小于雷达波波长，对雷达波的透过率大大高于常规材料,这就大大降低了对雷达波的反射率；另一方面，纳米材料的比表面积比常规微粒大3～4个数量级,对雷达波和红外光波的吸收率也比常规材料高得多。
此外，随着颗粒的细化，颗粒的表面效应和量子尺寸效应变得突出，颗粒的界面极化和多重散射成为重要的吸波机制,量子尺寸效应使纳米颗粒的电子能级发生分裂，其间隔正处于微波能量范围(10:－2:10－5 eV)从而形成新的吸波通道。
纳米吸波材料
纳米吸波材料纳米吸波材料是一种具有特殊微观结构的材料，它能够有效地吸收电磁波，并将其转化为热能。
在现代通讯、雷达、无线电等领域，纳米吸波材料具有重要的应用价值。
本文将对纳米吸波材料的原理、制备方法以及应用前景进行介绍。
首先，纳米吸波材料的原理是基于其微观结构。
通常情况下，纳米吸波材料由导电性能较好的纳米颗粒组成，这些纳米颗粒之间存在着微观的空隙和界面。
当电磁波作用于纳米吸波材料表面时，由于材料的导电性能和微观结构的特殊性，电磁波会被有效地吸收，并在纳米颗粒之间产生热能。
这种原理使得纳米吸波材料能够广泛应用于电磁波屏蔽、电磁波吸收等领域。
其次，纳米吸波材料的制备方法多种多样。
目前常见的制备方法包括溶液法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等。
在这些方法中，纳米颗粒的制备和组装是关键步骤。
通过控制纳米颗粒的尺寸、形状和分布，可以调控纳米吸波材料的吸波性能。
此外，还可以通过掺杂、复合等手段，进一步提高纳米吸波材料的吸波性能和稳定性。
这些制备方法为纳米吸波材料的研究和应用提供了重要的技术支持。
最后，纳米吸波材料在通讯、雷达、无线电等领域具有广阔的应用前景。
随着无线通讯技术的不断发展，对于电磁波的控制和利用需求日益增加。
纳米吸波材料具有体积小、重量轻、吸波性能好等优点，可以有效地解决电磁干扰、隐身技术等问题。
因此，纳米吸波材料在军事、航空航天、电子等领域有着广泛的应用前景。
综上所述，纳米吸波材料是一种具有重要应用价值的新型材料。
通过对其原理、制备方法和应用前景的介绍，相信读者对纳米吸波材料有了更深入的了解。
随着科技的不断进步，纳米吸波材料必将在更多领域展现出其独特的优势和价值。
《纳米材料》PPT课件
第二阶段（1994年以前） ▪ 如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和
力学性能，设计纳米复合材料。
第三阶段（1994至现在） ▪ 纳米组装体系。
9
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末 期诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在 纳米尺寸（10-10∽10-7m）范围内认识和改造自 然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。 纳米科技是研究由尺寸0.1∽100nm之间的物质组 成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际 应用中的技术问题的科学技术。
-
108 有一定的
体效应 体效应
105 显著
小尺寸效应
103
表面原子占优势 表面效应 量子效应
一个颗粒中的原子数和表面原子所占的比例
粒径 （ nm）
1000
总原子数 ∞
表面原子（%）
0
100
600000
6
10
30000
20
5
4000
40
2
250
80
1
30
99
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
2．表面效应
30
量子效应
4 宏观量子隧道效应 Macroscopic quantum tunnelling effect
▪ 量子隧道效应是量子力学中的微观粒子所有的 特性，即在电子能量低于它要穿过的势垒高度 的时候，由于电子具有波动性而具有穿过势垒 的几率。
▪ 宏观物理量，例如微颗粒的磁化强度，量子相 干器件中的磁通量等也显示隧道效应，称为宏 观量子隧道效应。
处在纳米数量级的薄膜。
• 属于二维纳米材料 • 纳米薄膜与纳米涂层主要是指含有纳米粒子和原子团
力学性能，设计纳米复合材料。
第三阶段（1994至现在） ▪ 纳米组装体系。
9
第一节纳米科技及纳米材料应用进展
6.1.1 纳米科技
纳米科学技术（Nano-ST）是20世纪80年代末 期诞生并正在崛起的新科技，它的基本涵义是在 纳米尺寸（10-10∽10-7m）范围内认识和改造自 然，通过直接操作和安排原子、分子创造新物质。 纳米科技是研究由尺寸0.1∽100nm之间的物质组 成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际 应用中的技术问题的科学技术。
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108 有一定的
体效应 体效应
105 显著
小尺寸效应
103
表面原子占优势 表面效应 量子效应
一个颗粒中的原子数和表面原子所占的比例
粒径 （ nm）
1000
总原子数 ∞
表面原子（%）
0
100
600000
6
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20
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4000
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第一节纳米科技及纳米材料应用进展
2．表面效应
30
量子效应
4 宏观量子隧道效应 Macroscopic quantum tunnelling effect
▪ 量子隧道效应是量子力学中的微观粒子所有的 特性，即在电子能量低于它要穿过的势垒高度 的时候，由于电子具有波动性而具有穿过势垒 的几率。
▪ 宏观物理量，例如微颗粒的磁化强度，量子相 干器件中的磁通量等也显示隧道效应，称为宏 观量子隧道效应。
处在纳米数量级的薄膜。
• 属于二维纳米材料 • 纳米薄膜与纳米涂层主要是指含有纳米粒子和原子团
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。
纳米吸波材料 PPT课件
三、纳米吸波材料分类及应用
3、纳米氧化物吸波材料
纳米氧化物吸波材料主要有Fe，Mo，Ti，W， Ni，Sn等的氧化物和复合氧化物，如Fe2O3， Fe3O4，TiO2，LaFeO3，SnO2等纳米粉体。它们 不仅吸波性能良好，还兼有抑制红外辐射的功 能。
三、纳米吸波材料分类及应用
4、纳米复合吸波材料
四、纳米吸波材料优缺点
不同种类的纳米吸波材料，在物 理、化学方面各有优缺点。
四、纳米吸波材料优缺点
➢金属纳米吸波材料具有比表面 积大、颗粒的表面原子相对较 多的特点，但是，这种材料的 磁损耗不够大，磁导率随频率 的升高而降低比较缓慢，对频 率拓宽不利。化学稳定性、耐 腐蚀性也不够好。
四、纳米吸波材料优缺点
第六讲 纳米吸波材料
张晟颉
主要内容
一．纳米吸波材料 二．纳米吸波材料吸波机理 三．纳米吸波材料分类及应用 四．纳米吸波材料优缺点
一、纳米吸波材料
吸波材料是指能吸收投射到它 表面的电磁波能量，并通过材 料的介质损耗使电磁波能量转 化为热能或其它形式的能量。
一、纳米吸波材料
吸波材料一般由基体材料(或粘 接剂)与吸收介质(吸收剂)复合 而成。
二、纳米吸波材料的吸波机理
➢ 当两个原子趋近而形成分子时, 孤立原子的每个能级会分裂成 两个能级:成键能级Es和反键能 级Ea。这两个能级相对于原子 能级Eo的差值(Eo-Es)和(Ea- Eo) 取决于二原子间的距离。
二、纳米吸波材料的吸波机理
➢ 当3个、4个或N个由远趋近而形 成分子或原子集团时，每个非 简并的原子能级将相应的分裂 成3个、4个或N个能级。
➢而磁滞损耗的大小 与该磁滞回线所围 成的面积大小成正 比。
➢因此，磁滞回线的 面积越大，磁滞损 耗也越大。
吸波材料专题讲座PPT
铁氧体材料的制备方法
2、液相法 液相法是生产各种氧化物微粒的最主要方法。其基本 原理是：选择一种或多种合适的可溶性金属盐类，按所制 备的材料成分配制成溶液，再选择一种合适的沉淀剂或用 蒸发、升华、水解等方法，使金属离子均匀沉淀或结晶出 来，最后将沉淀或结晶物脱水得到超微粉末。 1）水热法 2）低温燃烧合成法 3）溶胶-凝胶法 4）超临界流体干燥法 5）微乳液法 6）喷雾干燥法和喷雾热分解法
铁氧体材料的吸波机制 2、畴壁共振损耗
当磁性材料受到交变磁场的作用时，畴壁将 因受到力的作用而在平衡位置附近振动。当外加 交变磁场的频率等于畴壁振动的固有频率时，发 生畴壁共振。由于畴壁振动与周围环境相互作用 会不断损失能量，因此，在内有电磁波传输的情 况下，畴壁共振时，材料将不断吸收电磁波能量 以维持畴壁的振动。
1 M
1 E
E M 分别称为介质的极化率和磁化率
吸波原理
• 电场和磁场的偶合分量的比值，表示为
r 0 Z H r 0 这个值称为波阻抗。 • 在真空条件下 r r 1
E
( 2.
波阻抗 Z Z 0 0 / 0 120 Z 0 值为自由空间的波阻抗
吸波材料的研究意义
• 电磁辐射分布在空中，潜伏于地下，能造成飞机、 轮船、车辆和电器、电子产品运行失常、失灵， 甚至被损坏，还会损害人类身体健康，导致人体 多种疾病的出现，并且不受时间、空间和国界的 约束，随时都可能向人类发起进攻。 • 科学家预言：电磁污染将成为2l世纪生态环境最 主要的物理污染，因此，治理电磁污染，寻找一 种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料， 已成为材料科学的一大课题。
吸波性能检测
吸波材料的反射率:是指相对于某一空间参考 点处平面波反射功率密度与入射功率密度之比， 通常用分贝表示，这是最关键的指标涉及到的相 关参数为:频率(频带)、可承受的功率密度、入射 角、入射面、等效反射系数、散射、极化和为拓 宽材料的设计而需要知道材料的介质参数。 吸波材料反射率的测量是最关键的测试，不 同的波段采用不同的方法。
纳米材料简介及其应用ppt课件
ppt课件
6
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
其次，由于纳米科技是对人 类认知领域新疆域的开拓，人 类将面临对新理论和新发现重 新学习和理解的任务。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这 种利用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、 低耗和电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研 究热点是所谓的单电子器件,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶 体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗 降低到原来的1000—10000分之一。
最新吸波材料PPT课件
效拓展材料的吸波带宽，同时可以提高材料的吸波效率；
2电损耗介质损耗粒子的添加，能够提高多层电路屏的吸
波带宽和吸波效率；3磁损耗介质层的组合，能够提高多
层电路屏的有效损耗带宽和损耗效果；4磁损耗介质层的
组合可以大幅提高该结构的吸波效率，并能够拓展高损耗
的带宽。
6 实验研究现状
6 实验研究现状
结果证明：四种方法都能够提高电路模拟吸波材料的
有报导，对此也应该有更深的研究。
谢谢大家
验表明当使用不同电阻加载(即改变PIN管的偏置电流) 时，
该结构的吸波频率随之改变，从而实现吸波频率可控的目
的。
6 实验研究现状
姚承照等人通过多层电路屏、掺杂电损耗介质、磁
损耗介质层组合、磁电损耗组合的方法，对电路模拟结构
吸波材料在2～1 8GHz区间电磁损耗带宽的拓展进行了初
步探索。下面四个图分别表明：1多层电路屏不仅能够有
对于FSS的优化设计是很一个很重要的环 节，直接关系到所研究的FSS能否符合工程应 用标准。对于一个各参数没有明确数学关系的 FSS结构来说，一个合理、有效的优化设计方 案能节省大量的时间和人力物力。FSS优化设 计中应用最多的就是遗传算法（Genetic Algorithm-GA），是基于生物遗传学的全局优 化方法 。
6 实验研究现状
然后他们通过合理的结构设计，在其它条件相同的情
况下含电路模拟结构电阻渐变吸波复合材料的吸波性能在 8 ～18GHz范围内有3 ～5dB的提高；含电路模拟结构 “陷阱” 式吸波复合材料在厚度≤4mm条件下，实现了吸 波性能在8～18GHz频率范围内吸收率≥12dB。在提高吸 波复合材料吸波性能的同时，电路模拟结构的引入使复合
6 实验研究现状
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纳米吸波 材料
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contents
1、纳米吸波材料的概念 2、纳米吸波材料的吸波原理 3、常见的纳米吸波材料的种类 4、新型纳米吸波材料及其应用
2
1、纳米吸波材料的概念
吸波材料是能吸收投射到它表面的电 磁波能量, 并通过材料的介质损耗将电 磁波能量转换成为其他形式的能量( 如 机械能、电能和热能等) 而消耗掉的一 类材料
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与简单的吸收型材料相比， CA2RAMs 具有较好的隐 身性能。美国F—117飞机， 其座舱透明件就采用CA— RAMs。其实施方法就是 将具有一定图形结构的透 明薄膜电路网格植入透明 高聚物涂层中，并与飞机 连接成导电通路，使得整 个透明材料变成一个CA— RAMs
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最近俄罗斯 成功地利用 纳米晶薄膜 制备了厚度 仅为20μm 的超薄型多 层膜微波吸 收材料。
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4.2 电路模拟吸波材料 （CARAMs）
(Circuit Analysis—RAMs） 这种由计算机设计并严格控制结 构的透明导电薄片能够透过可见 光而屏蔽雷达波，并阻尼雷达波 感应产生的电场，从而吸收雷达 波,避免了反射所造成的反射能量
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2、纳米吸波材料的吸波原理
纳米材料之所以具有优异的吸收电磁波性能, 其原 因在于:
2.1 纳米材料的界面组元所占比例大, 纳米颗粒表 面原子比例高, 不饱和键和悬挂键多, 大量悬挂键 的存在使界面极化, 吸收频带展宽。
2.2 纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂, 分裂
的能级间距正处于微波的能量范围( e1V0-—2 10-4
6
ε：介电常数 μ：磁导率
7
8
3、常见的纳米吸波材料的 种类及优点
9
1、碳纳米管吸波材料
碳纳米管表 现出优良的吸 波性能, 同时 具有质量轻、 兼容性好、吸 波频带宽等特 点, 是新一代 最具发展潜力 的吸波材料。
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2、纳米金属与合金吸波材料
纳米金
属吸波材
料是以Fe、
Co、Ni
等金属及
其合金制
3、纳米氧化物吸波材料
纳米氧化 物吸波材料 主要有Fe、 Mo、Ti、W、 Ni、Sn 等的 氧化物和复 合氧化物, 它 们不仅吸波 性能良好, 还 兼有抑制红 外辐射功 能
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4、纳米导电聚合物吸波材料
作为纳米吸收剂的导电聚合物主要有聚乙炔、聚吡咯 和聚苯胺等, 它的结构特点是具有P电子共轭体系
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SEM image of porous CdS film on plastic substrate.
15
16
4、新型纳米吸波材料及其应用
4.1 纳米复合薄膜吸波剂
近年来国外对多层纳米颗粒膜应用于电 磁波吸收材料领域开展了较多研究,美、俄、 法、德、日等国都取得了很多成果。法国最 近研制成功一种宽频吸波涂层,它由粘结剂 和纳米级微屑填充材料构成。纳米级微屑由 超薄不定形磁性薄层及绝缘层堆叠而成,磁 性层厚度为3nm ,绝缘层厚度为5nm
5、纳米陶瓷吸波材料
纳米陶瓷吸波材料主要有SiC, Si3N4 及复合物Si/C/N, Si/C/N/O 等, 其主要成分为碳化硅、氮化硅和无定型碳, 具有耐高温、质量轻、强度大、吸波性能好等优点
13
6、过渡金属硫化物纳米吸波材料
它们不 仅在紫外、 近紫外、 可见光区 有吸收, 而且在近 红外光区 也有吸收
eV)，为纳米材料创造了新的吸收通道。
4
2、纳米吸波材料的吸波原理
2.3 磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起 较大的磁滞损耗。在电磁场的辐射下，纳米 材料中的原子和电子运动加剧, 促使磁化，增 加电磁能转化为热能的效率,从而提高对电磁 波的吸收性能。
5
磁滞损耗 的大小与磁滞 回线所围面积 成正比，因此 磁滞回线所围 面积越大，磁 滞损耗也就越 大
成粉体, 与
介质型纳
米粉体、
纳米碳管
或粘接剂
复合制成
薄膜
SEM images of the microstructure of (a) spherical CIPs/MWCNTs and (b) flaky CIPs/MWCNTs, distribution state of (c) spherical CIPs and (d) flaky CIPs 11
1
contents
1、纳米吸波材料的概念 2、纳米吸波材料的吸波原理 3、常见的纳米吸波材料的种类 4、新型纳米吸波材料及其应用
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1、纳米吸波材料的概念
吸波材料是能吸收投射到它表面的电 磁波能量, 并通过材料的介质损耗将电 磁波能量转换成为其他形式的能量( 如 机械能、电能和热能等) 而消耗掉的一 类材料
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与简单的吸收型材料相比， CA2RAMs 具有较好的隐 身性能。美国F—117飞机， 其座舱透明件就采用CA— RAMs。其实施方法就是 将具有一定图形结构的透 明薄膜电路网格植入透明 高聚物涂层中，并与飞机 连接成导电通路，使得整 个透明材料变成一个CA— RAMs
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T—50 俄罗斯
最近俄罗斯 成功地利用 纳米晶薄膜 制备了厚度 仅为20μm 的超薄型多 层膜微波吸 收材料。
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4.2 电路模拟吸波材料 （CARAMs）
(Circuit Analysis—RAMs） 这种由计算机设计并严格控制结 构的透明导电薄片能够透过可见 光而屏蔽雷达波，并阻尼雷达波 感应产生的电场，从而吸收雷达 波,避免了反射所造成的反射能量
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2、纳米吸波材料的吸波原理
纳米材料之所以具有优异的吸收电磁波性能, 其原 因在于:
2.1 纳米材料的界面组元所占比例大, 纳米颗粒表 面原子比例高, 不饱和键和悬挂键多, 大量悬挂键 的存在使界面极化, 吸收频带展宽。
2.2 纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂, 分裂
的能级间距正处于微波的能量范围( e1V0-—2 10-4
6
ε：介电常数 μ：磁导率
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3、常见的纳米吸波材料的 种类及优点
9
1、碳纳米管吸波材料
碳纳米管表 现出优良的吸 波性能, 同时 具有质量轻、 兼容性好、吸 波频带宽等特 点, 是新一代 最具发展潜力 的吸波材料。
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2、纳米金属与合金吸波材料
纳米金
属吸波材
料是以Fe、
Co、Ni
等金属及
其合金制
3、纳米氧化物吸波材料
纳米氧化 物吸波材料 主要有Fe、 Mo、Ti、W、 Ni、Sn 等的 氧化物和复 合氧化物, 它 们不仅吸波 性能良好, 还 兼有抑制红 外辐射功 能
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4、纳米导电聚合物吸波材料
作为纳米吸收剂的导电聚合物主要有聚乙炔、聚吡咯 和聚苯胺等, 它的结构特点是具有P电子共轭体系
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SEM image of porous CdS film on plastic substrate.
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4、新型纳米吸波材料及其应用
4.1 纳米复合薄膜吸波剂
近年来国外对多层纳米颗粒膜应用于电 磁波吸收材料领域开展了较多研究,美、俄、 法、德、日等国都取得了很多成果。法国最 近研制成功一种宽频吸波涂层,它由粘结剂 和纳米级微屑填充材料构成。纳米级微屑由 超薄不定形磁性薄层及绝缘层堆叠而成,磁 性层厚度为3nm ,绝缘层厚度为5nm
5、纳米陶瓷吸波材料
纳米陶瓷吸波材料主要有SiC, Si3N4 及复合物Si/C/N, Si/C/N/O 等, 其主要成分为碳化硅、氮化硅和无定型碳, 具有耐高温、质量轻、强度大、吸波性能好等优点
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6、过渡金属硫化物纳米吸波材料
它们不 仅在紫外、 近紫外、 可见光区 有吸收, 而且在近 红外光区 也有吸收
eV)，为纳米材料创造了新的吸收通道。
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2、纳米吸波材料的吸波原理
2.3 磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起 较大的磁滞损耗。在电磁场的辐射下，纳米 材料中的原子和电子运动加剧, 促使磁化，增 加电磁能转化为热能的效率,从而提高对电磁 波的吸收性能。
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磁滞损耗 的大小与磁滞 回线所围面积 成正比，因此 磁滞回线所围 面积越大，磁 滞损耗也就越 大
成粉体, 与
介质型纳
米粉体、
纳米碳管
或粘接剂
复合制成
薄膜
SEM images of the microstructure of (a) spherical CIPs/MWCNTs and (b) flaky CIPs/MWCNTs, distribution state of (c) spherical CIPs and (d) flaky CIPs 11