吸波材料
按吸波原理
吸波材料又可分為吸收型和干涉型兩類。吸收型吸波材料本身對雷達波進行吸收損耗,基本類型有復磁導率與復介電常數基本相等的吸收體、阻抗漸變“寬頻”吸收體和衰減表面電流的薄層吸收體;干涉型則是利用吸波層表面和底層兩列反射波的振幅相等相位相反進行干涉相消。
按材料的損耗機理
吸波材料可分為電阻型、電介質型和磁介質型3大類。碳化硅、石墨等屬于電阻型吸波材料,電磁能主要衰減在材料電阻上;鈦酸鋇之類屬于電介質型吸波材料,其機理為介質極化馳豫損耗;磁介質型吸波材料的損耗機理主要歸結為鐵磁共振吸收,如鐵氧體、羥基鐵等。
按研究時期
可分為傳統吸波材料和新型吸波材料。鐵氧體、鈦酸鋇、金屬微粉、石墨、碳化硅、導電纖維等屬于傳統吸波材料,它們通常都具有吸收頻帶窄、密度大等缺點。其中鐵氧體吸波材料和金屬微粉吸波材料研究較多,性能也較好。新型吸波材料包括納米材料、手性材料、導電高聚物、多晶鐵纖維及電路模擬吸波材料等,它們具有不同于傳統吸波材料的吸波機理。
陶瓷系吸波劑
用于高速飛行器組件上的雷達吸波材料要承受長時間高溫工作的特點,而陶瓷材料具有優良的力學性能和熱物理性能,特別是耐高溫、強度高、蠕變低、膨脹系數小、耐腐蝕性強和化學穩定性好,同時又具有吸波功能,能滿足隱身的要求,因此已被廣泛用作吸收劑。陶瓷吸波材料主要代表有碳化硅吸波材料、碳化硅復合吸波材料。
碳化硅
在陶瓷吸波材料中,碳化硅是制作多波段吸波材料的主要組分,有實現輕質、薄層、寬頻帶和多頻段吸收的可能,應用前景廣闊。
碳化硅復合材料
碳化硅-碳纖維材料綜合了SiC耐高溫氧化和碳纖維的高強度與導電優點而成為一類新型陶瓷纖維材料,它的損耗效應綜合了介電損耗和磁損耗,這是由于該纖維是以β-SiC型微晶與自由狀態的x(x可以是C、N、Pe、Ni、Co、Zr單獨一種或同時多種元素)成混晶狀態。通過聚碳硅烷與瀝青共混紡絲,然后將其硫化使之成為熱不熔化體,在N2氣流下以200~250℃/h的升溫速度加熱至1000~1200℃ ,燒結一定時間,轉化為SiC-C纖維。這種纖維具有吸收雷達波的功能,經過與環氧樹脂復合制成平板,衰減-10 dB的頻帶寬度超過10 GHz。
鐵氧體磁性吸波材料
鐵氧體磁性吸波材料是一種復介質材料, 對電磁波的吸收既有介電特性方面的極化效應又有磁損耗效應。具有吸收率高、涂層薄和頻帶寬等優點,被廣泛應用于雷達吸波材料領域。鐵氧體磁性吸波材料的不足之處是其復介電常數實部和復磁導率實部較小, 密度大, 飽和磁化強度低, 居里溫度低及高溫穩定性差, 因此應用范圍受到限制。
吸波材料的應用
家用電器的電磁輻射防護
所有的電器(如電冰箱、電視機等) ,在使用過程中都會發出電磁輻射,只是由于電磁波是一種無形的物質,因為電磁波是看不見,摸不著的能量物質,又無時不有、無處不在,因此更具有危險性和危害性,我們覺察不到而已。隨著3C認證的實施,對電磁輻射防護的要求也越來越高,其實,象家用電器的電磁輻射,采取防護措施并不是什么難事,只是在生產制作過程中,加一道簡單的工序———噴涂吸波材料而已,不過,對吸波涂料的選擇要根據其頻段來決定。
手機、電腦的電磁輻射防護
在科技發展的今天,手機、電腦給人們帶來方便的同時,也帶來了不容忽視的電磁輻射危害。為了盡可能地減少手機、電腦對人體,尤其是頭部的輻射,除了盡可能地減少手機的輻射功率及保證使用手機時不要讓它與人體接觸,還應考慮其他防護措施,手機的輻射頻率為800~1 800 MHz,電腦也會產生幾百兆的電磁波,如果在生產過程中,能夠在手機外殼、電腦機箱、電腦顯示器內側噴涂具有吸收功能的吸波涂料,將多余電磁波吸收,就不會再有電磁輻射的危害問題。
吸波材料在手機電磁兼容設計中的應用
手機在工作時,會不斷往外發射電磁波,最大功率可以達到2w,這對周圍環境的影響是很大的。比如,在手機通話的過程中,如果與固定電話距離較近,且固定電話也在通話,那么,我們經常會在固定電話的手柄中聽到“滋滋滋”的聲音,非常刺耳,這就是典型的手機對固定電話的干擾現象。因此,為避免手機在工作時對周圍環境的干擾,必須對手機工作時的一些不必要的輻(spuriousemission)進行限制。吸波材料在解決手機產品的電磁兼容設計問題時是很有效的。隨著電子產品的小型化、多功能化、數字化發展以及工作頻率的不斷 提升,吸波材料,尤其是具有不導電性能的鐵氧體吸波材料,在這些產品的電磁兼容設計方面,將可發揮越來越大的作用。