吸波材料ppt课件
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《吸声材料》课件
家庭电器领域的吸声材料
汽车内部噪声对于驾驶员和乘员 的舒适性有着重要影响，吸声材 料的应用可以有效降低车内噪声。 本节将介绍汽车中各种吸声材料 的应用。
家用电器的噪声和震动会对用户 造成不适，也会影响电器的寿命 和性能。吸声材料的应用在家电 领域有着广泛的应用。本节将介 绍各类家电中吸声材料的应用。
2
吸声材料的作用原理
吸声材料的主要机理是将声波能量转化为热能或机械能，从而减少声波的反射和 传播。本节将介绍吸声材料的基本原理。
吸声材料的分类
基于材料特性的分类
吸声材料按照特性分为开孔式、纤维状、膜状、装 饰板等几种，各有适用的场合。本节将对各种吸声 材料的特点和优缺点进行介绍。
基于结构形式的分类
碳纤维材料
碳纤维吸声材料具有非常高的抗拉强度和刚度， 与有机树脂复合后可以兼顾吸声性能和机械性 能。应用于高铁、轨道交通和航空器的隔音降 噪中。
梅花状吸声材料
梅花状吸声材料由多个小单元组合而成，具有 很好的吸声性能，应用于建筑隔音、音响室、 餐厅等场合。
吸声材料的性能测试
1
吸声系数的测量方法
吸声系数是衡量吸声材料性能的重要指标，本节将介绍吸声系数的测量方法和影 响因素。
智能化吸声材料的研发
吸声材料的研发应对智能化 制造时代的挑战。本节将介 绍智能化吸声材料的研究现 状与发展前景。
结论
吸声材料作为一种性能稳定、使用广泛的材料，应用范围和市场前景都非常广阔。本PPT介绍了吸声材料的基 本概念、作用原理、分类、应用、测试和发展趋势，可以使大家对吸声材料有更加全面的认识和了解。
吸声材料的发展趋势
可持பைடு நூலகம்性的吸声材料
随着环境保护意识的增强， 可持续性的吸声材料已经成 为了发展趋势。本节将介绍 可持续性吸声材料的在未来 的应用前景。
屏蔽吸波材料课件
碳基磁性吸波材料的制备方法
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
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新型吸波材料
纳米吸波材料 等离子体吸波材料 电路模拟吸波材第料15页/共23页
阻抗匹配
阻抗匹配的定义
吸波材料对电磁波是否有好的吸收性能不仅取决于 材料是否具有大的损耗，还取决于电磁波能否从自 由空间顺利进入材料内部。这就要求材料表面的电 阻抗与自由空间的阻抗接近，也就是阻抗匹配。
感谢您的观看。
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磁损耗型—— 介质的磁滞、涡流、磁 后效、自然共振、畴壁 共振 复磁导率、磁损耗角正 切
举例
电阻损耗型 炭系材料——石墨、炭黑、碳纤维、碳纳米管。。。 导电金属——非磁性的金属铝粉、铝片以及铝、铜。。。 导电高分子——聚苯乙烯、聚乙炔、聚吡咯、聚对亚苯。。。
介电损耗型
陶瓷类——碳化硅、氮化硅、碳化硅-硅纤维、钛酸钡。。。 二氧化锰类——不同形貌、掺杂、与其他吸收剂复合
CONTENTS
吸收型—— 自身损耗介质衰减吸收 电磁波
根据吸波机理
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干涉型—— 吸波体表层的反射波和 底层反射波的干涉作用 而相互抵消、衰减电磁 波
CONTENTS
电阻损耗型—— 与电场的相互作用 电导率越大，越有利于 电磁能转化为热能
根据材料损耗的机理
介电损耗型—— 介质的极化弛豫损耗 高介电常数和介电损耗 角正切
骨架作用，材料的力学性能 粘附力、耐磨性、耐冲刷性 阻抗接近自由空间的阻抗
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添加剂
改进加工工艺 提高产品质量 赋予材料特殊功能
吸波材料的分类
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。
吸波材料涂层
谢 谢！
雷达吸波材料涂层
ห้องสมุดไป่ตู้
雷达
雷达是利用电磁波探测目 标的电子设备。发射电磁
波对目标进行照射并接收
其回波，由此获得目标至 电磁波发射点的距离、距 离变化率（径向速度）、 方位、高度等信息。
雷达吸波材料
雷达吸波材料又称隐身材 料或微波吸收材料，它是
能够衰减入射的电磁波、
并将其电磁能转为其它形 式能量耗散掉、或使电磁 波因干涉而消失的一类功 能材料。
雷达吸波材料分类
根据吸波涂层的结构可分 为：吸收型涂层结构(单层
型结构和多层划结构)、干
涉型涂层结构、谐振型涂 层结构等。
射波与反射波形成干涉抵消
层雷达隐身涂层结构示意图
谐振单元为矩形的谐振型涂层构
雷达吸波材料分类
根据雷达波吸波材料 中的损耗介质可以分 为：电损耗型、介电 损耗型和磁损耗型。
突破。
导电高聚物吸波材料
导电高聚物结构多样化、密度低，具有独特的 物理、化学特性。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、涂层结构等凶素。将导电高聚物与无 机磁损耗物质复合，可能发展出一种新型轻质宽 带吸波涂层。
雷达吸波材料工作原理
雷达吸波材料是指能有效 吸收入射雷达波 ,使目标回
波强度显著衰减的一类功
能材料。雷达吸波材料主 要依靠材料吸收电磁波,降 低目标的回波强度 ,实现减 小目标雷达散射截面的隐
飞机等离子体涂料隐身示意图
身效果。
雷达吸波材料工作原理
材料吸收电磁波的基本条件是: 电磁波入射到材料上时,它能最大度地进入材料内 部,即要求材料具有匹配特性; 进入材料内部的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉, 即衰减特性。
聚苯胺吸波
详细描述
在适当的电解液中，通过电化学氧化聚合苯胺单体，在电极表面形成聚苯胺薄膜。通过调节电流、电 压以及电解液的组成和浓度，可以控制聚苯胺的形貌和结构。该方法操作简便，对环境友好。
模板法
总结词
采用模板导向合成制备聚苯胺吸波材料 ，可实现纳米结构调控和功能化改性。
VS
详细描述
利用具有特定形貌和孔径的模板，在模板 孔道内合成聚苯胺纳米结构。可以通过选 择不同的模板和合成条件，调控聚苯胺的 纳米结构和形貌。该方法可实现聚苯胺的 功能化改性，提高吸波性能。
02
聚苯胺吸波材料的制备方法
化学氧化法
总结词
通过化学氧化反应制备聚苯胺吸波材料，具有操作简便、成 本低等优点。
详细描述
在酸性介质中，使用氧化剂如过硫酸铵、过氧化氢等对苯胺 单体进行氧化聚合，生成聚苯胺纳米颗粒或薄膜。该方法条 件温和，易于控制，适合大规模生产。
电化学法
总结词
利用电化学手段制备聚苯胺吸波材料，具有产物形貌可控、纯度高、环保等优点。
1 2
隐身技术
探索聚苯胺吸波材料在军事隐身技术领域的应用 ，如制造隐形飞机、舰船和坦克等。
电磁防护
研究聚苯胺吸波材料在电磁防护领域的应用，如 保护电子设备和人员免受电磁辐射的危害。
3
通讯设备
探索聚苯胺吸波材料在通讯设备领域的应用，如 改善手机、雷达和卫星通信设备的电磁兼容性。
感谢观看
THANKS
景
性能优化
增强吸波性能
通过改进聚苯胺的合成方法、调整化学结构或添加其他组分，提 高其吸波性能，如吸收和散射能力。
提高稳定性
改善聚苯胺吸波材料的热稳定性、化学稳定性和环境稳定性，使其 在各种条件下都能保持稳定的吸波性能。
在适当的电解液中，通过电化学氧化聚合苯胺单体，在电极表面形成聚苯胺薄膜。通过调节电流、电 压以及电解液的组成和浓度，可以控制聚苯胺的形貌和结构。该方法操作简便，对环境友好。
模板法
总结词
采用模板导向合成制备聚苯胺吸波材料 ，可实现纳米结构调控和功能化改性。
VS
详细描述
利用具有特定形貌和孔径的模板，在模板 孔道内合成聚苯胺纳米结构。可以通过选 择不同的模板和合成条件，调控聚苯胺的 纳米结构和形貌。该方法可实现聚苯胺的 功能化改性，提高吸波性能。
02
聚苯胺吸波材料的制备方法
化学氧化法
总结词
通过化学氧化反应制备聚苯胺吸波材料，具有操作简便、成 本低等优点。
详细描述
在酸性介质中，使用氧化剂如过硫酸铵、过氧化氢等对苯胺 单体进行氧化聚合，生成聚苯胺纳米颗粒或薄膜。该方法条 件温和，易于控制，适合大规模生产。
电化学法
总结词
利用电化学手段制备聚苯胺吸波材料，具有产物形貌可控、纯度高、环保等优点。
1 2
隐身技术
探索聚苯胺吸波材料在军事隐身技术领域的应用 ，如制造隐形飞机、舰船和坦克等。
电磁防护
研究聚苯胺吸波材料在电磁防护领域的应用，如 保护电子设备和人员免受电磁辐射的危害。
3
通讯设备
探索聚苯胺吸波材料在通讯设备领域的应用，如 改善手机、雷达和卫星通信设备的电磁兼容性。
感谢观看
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景
性能优化
增强吸波性能
通过改进聚苯胺的合成方法、调整化学结构或添加其他组分，提 高其吸波性能，如吸收和散射能力。
提高稳定性
改善聚苯胺吸波材料的热稳定性、化学稳定性和环境稳定性，使其 在各种条件下都能保持稳定的吸波性能。
隐身材料中文资料PPT课件
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第29页/共31页
The End Thank you for attention!
第30页/共31页
感谢您的观看！
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第9页/共iC 吸收剂
ZnO 吸收剂
Characters
密度低(质轻) 惰性气氛耐高温
电性能可调 来源广泛 电导率较高 高温易氧化
Characters
Characters
高温稳定性优越 介电性能可调 纯SiC介电损耗较低
高温稳定性优越 介电性能可调 纯ZnO介电损耗较低
(a) Swirl shape
(b) “T” shape
异型截面纤维的叶片顶端的曲率明显大于圆截面纤维,
叶片顶端可以富集电荷而产生偶极子, 在电磁波作用下
产生振荡, 异型截面纤维吸波机理的理解还不够深入,
还有待于进一步研究。
(c) “C” shape
(d) Cross shape
Fig.2 Microwave absorbing silicon carbide fibers with non-circular section
图1 苯分子的离域π键
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中空多孔炭纤维吸收剂
(a)1℃/min (b)2℃/min (c)3℃/min (d)4℃/min
图2 不同预氧化升温速率、同一碳化条件下获得 的HPCFs截面S第E1M3页形/貌共3图1页
中空多孔炭纤维吸收剂
图3 HPCFs体电导率随预氧化升温速率的变化关系曲线
第14页/共31页
中空多孔炭纤维吸收剂
图4 HPCFs体电导率随碳化升温速率的变化关系曲线
第15页/共31页
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第9页/共iC 吸收剂
ZnO 吸收剂
Characters
密度低(质轻) 惰性气氛耐高温
电性能可调 来源广泛 电导率较高 高温易氧化
Characters
Characters
高温稳定性优越 介电性能可调 纯SiC介电损耗较低
高温稳定性优越 介电性能可调 纯ZnO介电损耗较低
(a) Swirl shape
(b) “T” shape
异型截面纤维的叶片顶端的曲率明显大于圆截面纤维,
叶片顶端可以富集电荷而产生偶极子, 在电磁波作用下
产生振荡, 异型截面纤维吸波机理的理解还不够深入,
还有待于进一步研究。
(c) “C” shape
(d) Cross shape
Fig.2 Microwave absorbing silicon carbide fibers with non-circular section
图1 苯分子的离域π键
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中空多孔炭纤维吸收剂
(a)1℃/min (b)2℃/min (c)3℃/min (d)4℃/min
图2 不同预氧化升温速率、同一碳化条件下获得 的HPCFs截面S第E1M3页形/貌共3图1页
中空多孔炭纤维吸收剂
图3 HPCFs体电导率随预氧化升温速率的变化关系曲线
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中空多孔炭纤维吸收剂
图4 HPCFs体电导率随碳化升温速率的变化关系曲线
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吸波材料涂层讲解学习
导电高聚物吸波材料
导电高聚物结构多样化、密度低，具有独特的 物理、化学特性。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、涂层结构等凶素。将导电高聚物与 无机磁损耗物质复合，可能发展出一种新型轻质 宽带吸波涂层。
雷达吸波材料涂层
雷达
雷达 是 利用电磁波探测目 标的电子设备。发射电磁 波对目标进行照射并接收 其回波，由此获得目标至 电磁波发射点的距离、距 离变化率（径向速度）、 方位、高度等信息。
雷达吸波材料
雷达吸波材料 又 称隐身材 料或微波吸收材料，它是 能够衰减 入 射的电磁波、 并将其电磁能转为其它形 式能量耗散掉、或使电磁 波因干涉而消失的一类功 能材料。
雷达吸波材料工作原理
雷达吸波材料是指能有效 吸收入射雷达波,使目标回 波强度显著衰减的一类功 能材料。雷达吸波材料主 要依靠材料吸收电磁波,降 低目标的回波强度,实现减 小目标雷达散射截面的隐 身效果。
飞机等离子体涂料隐身示意图
雷达吸波材料工作原理
材料吸收电磁波的基本条件是:
电磁波入射到材料上时,它能最大度地进入材料内 部,即要求材料具有匹配特性;
谢 谢！
手征性吸波材料
手征材料是一种双(对偶)各向同性(异性) 的功能材料，其电场与磁场相互耦合。理论 研究认为，手征材料的参数可调、对频率敏 感性小，可达到宽频吸收与小反射要求。目 前国内外用金属导体、陶瓷和聚苯胺作手征 性吸收剂,用单组分或复合组分树脂作基质 制作手征性材料。计算机辅助计算表明,手 征性吸收剂与组成相同的普通吸收剂相比, 吸收性能有所提高。
乙炔炭黑（电损耗型）
铁氧体（磁聚 物 吸 波 材
吸波复合材料_图文
(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。
飞机上采用的一些吸波结构形式
（1）波纹夹层结构
波纹板可用吸波材料组成， 也可在波纹板上涂覆吸波涂料。波纹板 为两个斜面相交的结构．有利于多次吸波。
(2)角锥夹层结构
作为夹层的角锥是吸波材料，也可涂驻波涂料。角锥四个斜面相交。 角锥高度(吸收体厚度)不同，有效吸波范围不同。把碳粉或金属粉分 散于橡胶中压制成的角锥空心结构，其吸波范围随角锥高度变化。角 锥夹层的顶角一般在40。左右。
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。
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。
吸波材料
智能隐身材料
智能隐身材料：能从自身的表层或内部获取关于 环境条件及其变化信息，进行判断、处理和做出 反应，以改变自身的一种或多种参数，使其很好 的与外界协调。
其实是一种自适应的材料系统。
雷达波智能隐身材料
英国谢菲尔德大学研制的自适应雷达波吸收材料，能够通 过调节电压，使得吸收体中每层导电聚合物的电阻可调节，实 现了反射率、吸收峰不同频率下可调的目的，使得在很宽的频带 内具有很强的隐身能力。
吸波复合材料
小组成员：复材1001 26-33
吸波材料的定义
所谓吸波材料是指材料可吸收，衰减空间 入射的电磁波能量，并减少或消除反射的 电磁波的一类功能材料。与所有复合材料 一样，吸波复合材料同样也是由功能体及 基体组成的。工程应用上除要求在较宽带 宽内对电磁波具有高的吸收率外，尚要求 材料具有重量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等 性能。
( 2) 探索宽频范围内电磁参数频散效应不敏感的新型损耗型 吸波介质, 可在宽频率范围内同时满足阻抗匹配和强吸收, 将 是未来吸波材料研究的热点和难点。 ( 3) 研发既能隐身又能承载的多功能结构型吸波材料, 以及 能自动对外界作出最佳响应功能的智能型吸波材料, 也是未 来隐身材料的主要发展方向之一。
军事隐身领域
F-117A（夜鹰）战斗机在海湾战争中取得的巨大成 绩促使吸波材料快速的发展。
F-117A“夜鹰”隐形战斗机
外形像一个堆积起来的复杂多面体，大部分表面向后倾斜，具有 大后掠机翼和V形垂尾。这种外形能使反射雷达波改变方向，产生散射， 敌方雷达很难收到反射信号。F－117的机身、机翼和垂尾大量采用了 玻璃纤维、碳纤维等雷达隐身材料。
目前国内外在磁性吸波材料的研制方面还存在频 带窄、密度大、性能低等缺点, 应用范围受到一 定限制。今后的主要研究方向将会是:
吸波材料
对人类身体健康损害也产生。
吸波原理
雷达的工作原理
雷达通过发射无线电波，也就是电磁波，电磁波向外辐射，当遇到某一物 体，电磁波被反射回来，雷达接收信号，通过信号处理，判断反射电磁波 物体的形状，速度等信息。
吸波材料的吸波原理
1.阻抗匹配 2.电磁消耗
阻抗匹配
吸波材料反射系数记为R
R = (Z0– Z1) / (Z0+Z1) Zi = μr / εr （i = 0,1）
发展展望
发展能强吸收的吸波材料。 发展能兼容米波、厘米波、毫米波及红外光等多波段的宽频吸波材料； 发展质量轻、厚度薄不影响飞行器机动性能的吸波材料； 发展具有耐高温、耐腐蚀等适应复杂环境的能力，并且具有较高的可维
护性和较长使用寿命的吸波材料。
叶文-冲锋骑士 406647191
隐形飞机的隐形奥秘
吸波材料
目录
1 概况 吸波原理 分类 工程应用
2 3
4 5
发展展望
概况
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。
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
电介质型吸波材料的机理是依靠介质的电子极化、离子极化、分子极化等 驰豫、衰减电磁波。
钛酸钡是一种特殊的电介质,其极化强度与电场之间存在电滞效应,被称
为铁电体,铁电体可以利用的吸收机制主要是漏电损耗和驰豫损耗。钛酸 钡还具有很强的压电效应,即当晶体发生机械形变时会产生极化,而在相对 的界面上产生异号的极化电荷,也可以利用来削弱介质内电场。 碳化硅/钛酸钡/有机树脂复合涂层
夜 鹰 隐 形 战 机
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。
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碳纳米管薄膜
碳纳米管的纯化 化学气相沉积法法制备的碳纳米管纯度不高, 存在
较多的缺陷或杂质, 会影响碳纳米管的性能, 因此 通常要将制得的碳纳米管进行纯化处理。
纯化后：介电损耗正切值tanδE
磁损耗正切值tanδM
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碳纳米管薄膜
碳纳米管的活化 对碳纳米管进行活化处理可以提高碳纳米管的吸波
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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。
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介电损耗
电极化：在外电场的作用下，介质的质点（原子、分子、离子） 正负电荷重心分离，使其转变为偶极子的过程。
电子极化——陶瓷 离子极化——离子结构的物质 取向计划——有机物质 界面极化——结构不均匀的材料
电介质分子的极化需要一定的时间，而在交变电场的作用下， 当这种极化落后于外电场的频率时，便产生了极化的滞后，从 而产生介电损耗。
手性吸波材要通过磁滞损耗、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！
Zin— 材料归一化阻抗； εr— 材料复介电常数，εr= ε'- iε"； μr— 材料复磁导率，μr= μ' – iμ"； d — 吸收层厚度； c — 光速； f — 电磁波在自由空间的频率。
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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
科普——什么是吸波材料
第八章隐身技术及隐身材料简介§8.1 雷达隐身技术及吸波材料§8.1.1 雷达隐身技术现代军事技术的迅猛发展，世界各国的防御体系被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大，军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到了严重威胁。
因而，武器的隐身得到了广泛的重视，并迅速发展，形成一项专门技术——隐身技术（stealth technology）。
它作为一项高技术，与激光武器、巡航导弹被称为军事科学上最新的三大技术成就。
隐身技术是指在一定范围内降低目标的可探测信号特征，从而减小目标被敌方信号探测设备发现概率的综合性技术。
现代隐身技术按目标特征分类，可分为可见光隐身技术、雷达或微波隐身技术、红外隐身技术、激光隐身技术和声波隐身技术，其中雷达隐身占60%以上，因而雷达波隐身技术是当前隐身技术研究的重点[1]。
雷达隐身涂料的发展使得隐身目标的战场生存能力和武器系统的突防能力得到了极大的提高，并在近十年的局部战争中发挥了重大作用，影响了现代战争的模式和概念。
早在20世纪30年代，荷兰就首先将吸波材料用于飞机隐身[2]。
其后，德、美等国也将吸波材料用于飞机和舰艇。
到60年代，美国将吸波材料用于Ｕ-2、F-117等飞机上。
80年代中后期相继面世的美国隐形飞机无疑代表了吸波材料实际应用的巨大成就。
其中，最有代表意义的是Ｆ-117、Ｂ-2、Ｆ-22等隐形飞机。
Ｆ-117隐身战斗机成功并系统地运用了各种缩减雷达散射截面的措施，使其ＲＣＳ值减小到0.025ｍ2；Ｂ-2隐形轰炸机的ＲＣＳ值为0.1ｍ2；而人的RCS值为1m2[3]。
雷达隐身技术的核心是缩减目标的雷达截面积（RCS）。
减少武器RCS值的途径主要有三条：（1）外形隐身技术。
通过外形设计来消除或减弱散射源，特别是强散射源。
（2）阻抗加载技术。
通过加载阻抗的散射场和武器的总散射场互相干涉来减少RCS。
（3）材料隐身技术。
通过材料吸收或透过雷达波来减少RCS值。
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当Г=0，即无反射时，则材料阻抗匹配最好。
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吸波性能的评价
主要参数：
❖ 电阻率(ρ) ❖ 复介电常数(ε)：ε=ε'-ε"
ε' — 材料在电场作用下极化程度的变量； ε" — 在外电场作用时，材料电偶矩产生移动引起的损耗； ❖ 复磁导率(μ)：μ=μ'-μ" μ' — 材料在磁场作用下磁化程度的变量； μ" — 在外加磁场的作用下，材料磁偶矩产生移动引起的损
磁性 磁损耗
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文本 强 薄 、 轻 、 宽 、
发展趋势
兼容化
宽频带吸波
复合化
多材料复合
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智能化
智能型材料
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涡流损耗：同时兼具电阻损耗和磁损耗。
剩余损耗：除了涡流和磁滞损耗以外的其他所有损耗。 * 低频和弱磁场中，剩余损耗主要是磁后效损耗，且与频 率无关。 * 高频下，剩余损耗主要包括尺寸共振、畴壁共振、自然 共振等引起的损耗。
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阻抗匹配
自由空间
材料 自由空间
反射
反射系数
Zin— 材料归一化阻抗； εr— 材料复介电常数，εr= ε'- iε"； μr— 材料复磁导率，μr= μ' – iμ"； d — 吸收层厚度； c — 光速； f — 电磁波在自由空间的频率。
❖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。
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碳纳米管薄膜
碳纳米管的纯化 ❖化学气相沉积法法制备的碳纳米管纯度不高, 存在
较多的缺陷或杂质, 会影响碳纳米管的性能, 因此 通常要将制得的碳纳米管进行纯化处理。
❖ 纯化后：介电损耗正切值tanδE
磁损耗正切值tanδM
（1）电磁损耗 电阻损耗 介电损耗 磁损耗
（2）阻抗匹配
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电阻损耗
❖ 电磁波在材料里感应产生电流，电流在材料内部传输受阻而 转化为内能。
❖ 电导率越大
载流子引起的宏观电流越大（电场引起的
电流和磁场引起的涡流）
有利于电磁能转变为热能
涡流：块状导体在变化的磁场中 或在磁场中运动时产生的在导体 内自成闭合回路的感应电流叫涡 电流，简称涡流。
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介电损耗
电极化：在外电场的作用下，介质的质点（原子、分子、离子） 正负电荷重心分离，使其转变为偶极子的过程。
电子极化——陶瓷 离子极化——离子结构的物质 取向计划——有机物质 界面极化——结构不均匀的材料
电介质分子的极化需要一定的时间，而在交变电场的作用下， 当这种极化落后于外电场的频率时，便产生了极化的滞后，从 而产生介电损耗。
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磁损耗
磁性材料在磁化过程和反磁化过程中有一部分能量不可逆地转 变为热能所损耗的能量称为磁损耗。
磁滞 涡流 剩余 损耗 损耗 损耗
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磁损耗
磁滞损耗：磁化过程中克服矫顽力所消耗的能量。
磁
化
强 度
矫顽力：如果要使材料的磁 化强度回到零，就要加一个
反向的磁场，其磁场强度Hc 就成为矫顽力。
磁化场
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磁损耗
耗。 ❖ 介质损耗正切值(tanδ)：tanδE =ε" /ε'，tanδM=μ"/μ' ❖ 反射损失(R) ：表征吸波材料对于金属平板反射的大小。
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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。
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碳纳米管薄膜
碳纳米管的活化 ❖ 对碳纳米管进行活化处理可以提高碳纳米管的吸波
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。
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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。
吸波材料
谢惺
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目录
1
概况
2
吸波材料的吸波原理
3
吸波材料的分类
4
发展趋势
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隐形飞机
背景
防辐射手机壳
防辐射键盘
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什么是吸波材料？
吸波材料是指可吸收、衰减空间入射的电磁波 能量，并减少或消除反射的电磁波的一类功能 材料。一般由基体材料和损耗介质复合而成。
研究目标：
“薄、轻、宽、强” 环境稳定性好
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电磁波吸收原理
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碳纳米管/磁性物质复合吸波材料
❖ 碳纳米管是具有中空结构的一维材料，可以利用其毛细现 象将一些元素或物质填充到碳纳米管的内部，制备成具有 特殊性能的一维材料。
❖ 将Fe、Co、Ni等铁磁性金属或是铁氧体等磁体包覆或填 充到碳纳米管的外部或内部形成碳纳米管-磁性链复物。
导电性 电阻损耗 介电损耗
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！
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新型吸波材料——纳米材料
粉体体积小
比表面积大
颗粒表面原子比例高
量子尺寸效应
多重散射
悬挂的化学键增多
具有良好的吸波性能
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界面极化
碳纳米管吸波材料
本征吸收性差 导电性很好，属于电损耗型吸波材料， 但磁导率小，磁损耗很小，限制了在微波吸收性能上的提高。
目前研究重点：碳纳米管薄膜、 碳纳米管/聚合物基复合吸波材料、 碳纳米管/磁性物质复合吸波材料等。
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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。
❖ 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、
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