1、吸波材料谢惺1PPT课件目录概况1吸波材料的吸波原理2吸波材料的分类3发展趋势42PPT课件背景隐形飞机防辐射手机壳防辐射键盘3PPT课件什么是吸波材料？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4PPT课件电磁波吸收原理（1）电磁损耗 电阻损耗 介电损耗 磁损耗（2）阻抗匹配5PPT课件电阻损耗v 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。v 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
2、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。6PPT课件介电损耗电极化：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。7PPT课件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。磁滞损耗涡流损耗剩余损耗8PPT课件磁损耗磁滞损耗：磁化过程中克服矫顽力所消耗的能量。矫顽力：如果要
3、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。磁化强度磁化场9PPT课件磁损耗涡流损耗：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。10PPT课件阻抗匹配反射材料自由空间自由空间Zin 材料归一化阻抗；r 材料复介电常数，r=-i；r 材料复磁导率，r=i；d 吸收层厚度；c 光速；f 电磁波在自由空间的频率。反射系数当=0，即无反射时，则材料阻抗匹配最好。11PPT课件吸波性能的评价主要参数：v 电阻率()v
4、复介电常数()：=-材料在电场作用下极化程度的变量；在外电场作用时，材料电偶矩产生移动引起的损耗；v 复磁导率()：=-材料在磁场作用下磁化程度的变量；在外加磁场的作用下，材料磁偶矩产生移动引起的损耗。v 介质损耗正切值(tan)：tanE=/，tanM=/v 反射损失(R)：表征吸波材料对于金属平板反射的大小。12PPT课件吸波材料有哪些？v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。v根据研究时期
5、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。13PPT课件金属微粉：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！传统吸波材料14PPT课件 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 界面极化新型吸波材料纳米材料15PPT课件碳纳米管吸波材料本征吸
6、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。16PPT课件碳纳米管薄膜v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5m、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。v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。17PPT课件碳纳米管薄膜碳纳米管的纯化v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
7、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。v纯化后：介电损耗正切值tanE 磁损耗正切值tanM18PPT课件碳纳米管薄膜碳纳米管的活化v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。v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。19PPT课件碳纳米管/聚合物基复合吸波材料v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。20PPT课件碳纳米管/磁性物质复合吸波材料v 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。v 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-磁性链复合物。导电性磁性磁损耗文本电阻损耗介电损耗薄、轻、宽、强21PPT课件发展趋势兼容化复合化智能化22PPT课件23PPT课件
