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【吸波材料】吸波材料分类
发布时间:2021-07-12 15:15:00 点击次数:536

一、按材料成型工艺和承载能力

吸波材料可分为涂覆吸波材料和结构型吸波材料。

二、按吸波原理

1、吸收型吸波材料,它是本身对电磁波进行吸收损耗,基本类型有复磁导率与复介电常数相等的吸收体,阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体。

2、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。

三、按材料的损耗机理

1、电阻型损耗,此类吸收机制和材料的导电率有关,导电率越大,载流子引起的宏观电流越大,从而有利于电磁能转化成为热能。如碳化硅、石墨等属于电阻型吸波材料。

2、电介质损耗,它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制,就是通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。如钛酸钡之类的是属于电介质型吸波材料。

3、磁损耗,这类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗,可以细化为:磁滞损耗,阻尼损耗、旋磁涡流、以及磁后效应等,主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等,如铁氧体、羟基铁等是属于磁损耗吸波材质。

四、按研究时期

1、传统吸波材料,如铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等都属于传统吸波材料,其中铁氧体吸波材料和金属微粉吸波材料研究和应用比较多,性能也较好。

2、新型吸波材料,包括纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶铁纤维及电路模拟吸波材料等,它们具有不同于传统吸波材料的吸波机理。其中纳米材料和多晶铁纤维是众多新型吸波材料中性能好的两种。

五、按材料

1、铁氧体吸波材料,它是一种复介质材料, 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。具有吸收率高、涂层薄和频带宽等优点,被广泛应用于各个领域。

2、金属微粉吸波材料,通常所指的金属微粉的粒度为0. 5~20μm。金属微粉吸波材料具有居里温度高、温度稳定性好、在磁性材料中有着磁化强度高、微波磁导率较大、介电常数较高等优点, 因此在吸波材料领域得到广泛应用。它主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等方式吸收电磁波。目前主要使用的金属微粉的尺寸通常是1~10μm。

3、多晶铁纤维吸波材料,它的吸波机理是涡流损耗和磁滞损耗, 此外它还是一种良导体, 具有较强的介电损耗吸收性能, 在外界交变电场的作用下, 纤维内的电子产生振动, 将电磁能部分转化为热能。多晶铁纤维具有独特的形状各向异性, 可在很宽的频带内实现高吸收, 质量比传统的金属微粉材料减轻40%~60%, 克服了大多数磁性材料的严重缺陷。多晶铁纤维吸波材料具有重量轻、面密度小(可降至1.5~2kg/m2) 、频带宽(4~18GHz) 的优点, 并且可以通过调节纤维的长度、直径、排列方式、分散剂的含量等调节材料的电磁参数。

4、纳米吸波材料,是指材料尺寸为纳米级( 通常为1~100nm) 。纳米材料独特的结构使其具有隧道效应、量子效应、小尺寸效应和界面效应等特点。将纳米材料作为吸收剂制成涂料, 不仅能很好地吸收电磁波, 而且涂层薄, 吸收频带宽。

5、吸波结构复合材料,是把吸波材料与树脂泡沫胶纤维混合成刚性结构材料,最常用的是碳纤维和碳化硅纤维复合材料。

6、等离子体吸波材料,等离子体隐身材料吸收频带宽为(3MHz-300GHz),不需要改变飞行器的外观,价格便宜,维修方便,有极高的潜在应用价值,已成为未来隐身技术的发展趋势。

六、按形状

1、尖劈形,微波暗室采用的吸收体常做成尖劈形(金子塔形状),主要由聚氨酯泡沫型、无纺布难燃型、硅酸盐板金属膜组装型等。着频率的降低(波长增长),吸收体长度也大大增加,普通尖劈型吸收体有近似关系式L/λ≈1,所以在100MHz时,尖劈长度达3000mm,不但在工艺上难以实现,而且微波暗室有效可用空间也大为减少。

2、单层平板形,最早研制成的吸收体就是单层平板形,后来制成的吸收体都是直接贴在金属屏蔽层上,其厚度薄,重量轻,但工作频率范围较窄。

3、双层或多层平板形,这种吸收体可在很宽的工作频率范围内工作,且可制成任意形状。将铁氧体和金属短纤维均匀分散在合适的有机高分子树脂中制成复合材料,工作频带可拓宽40%~50%。其缺点是厚度大、工艺复杂、成本较高。

4、涂层形,在飞行器表面只能用涂层型吸收材料,为展宽频率带,一般都采用复合材料的涂层。如锂镉铁氧体涂层厚度为2.5mm~5mm时,在厘米波段,可衰减8.5dB;尖晶石铁氧体涂层厚度为2.5mm时,在9GHz可衰减24dB;铁氧体加氯丁橡胶涂层厚度为1.7mm~2.5mm时,在5GHz~10GHz衰减达30dB左右。

5、结构形,将吸波材料掺入工程塑料使其既具有吸收特性,又具有载荷能力,这是吸波材料发展的一个方向。


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