高温吸波材料研究应用现状（转帖）
高温, 转帖, 应用, 研究
隐身技术是通过控制和降低武器系统的特征信号，使其难以被探测、识别、跟踪和攻击的技术。现代及未来战争中，雷达是探测目标最可靠的手段，隐身技术的研究以雷达隐身为重点[1]。武器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料来实现，但对外形的过多要求会引起空气动力性能的下降，并导致装容空间的减小和其他损失，所以开展吸波材料的研究
成为隐身技术的关键。
按照吸波材料的结构形式，可将它分为涂料型吸波材料、贴片型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料等[2]。对于吸波/承载一体化吸波材料即结构吸波材料，兼顾了承载和吸波双重功能，不额外增加重量，且材料本身在力学性能和吸波性能上具有较强的可设计性，从而具有较强的实用价值。按照吸波机理可以将吸波材料分为磁损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料和“双复”型吸波材料3类。在飞机的尾喷管等高温部位，其工作温度往往在700℃以上，大部分磁性吸收剂由于居里温度较低而失去吸波性能，致使高温吸波材料仅依靠电损耗机制来吸收雷达波。国外对耐高温吸波材料虽然已进行了较多的研究，但由于涉及军事应用，没有详细报道。从文献分析可以发现，陶瓷基复合材料是国外研制高温吸波材料的主要方向。本文简述了国外高温结构吸波材料基体和吸收剂的研究应用进展，并展望了高温吸波材料的
发展方向。
高温吸波材料基体
为满足低反射、高吸收以及宽频带吸收的要求，吸波材料往往被设计成双层或多层结构，即吸波材料由阻抗变换层和吸收层组成，并通过优化设计使其具有较好的吸波性能。优化设计结果表明，阻抗变换层具有较低的介电常数时，有利于雷达波进入吸波材料内部，从而表现出较好的吸波性能。另外，吸收层中吸收剂的介电常数往往较大，为了使吸收层介电常数不致太大，基体的介电常数不能太大。作为高温结构吸波材料的基体，还应具有较强的承载能力和易烧结制备性。由于材料在高温和常温下工作，基体还应具有较低的热膨胀系数及较强的耐热冲击性，此外，还应考虑到基体与吸收剂的匹配问题。
当前研究较多的高温吸波材料基体可分为两类：(1)陶瓷基体，如Si3N4、Al2O3、AlN、莫来石、堇青石等；(2)耐高温玻璃基体，如LAS玻璃、磷酸盐玻璃、MAS玻璃等。其性能如
表1所示[3-10]。
高温吸波材料用吸收剂
高温吸波材料主要靠吸收剂对电磁波进行吸收。性能优良的吸收剂要求高效吸收、宽带吸收且密度较小。对于耐高温吸收剂来说，控制其介电常数和损耗是关键。目前，国内外研究和
应用较多的耐高温吸收剂主要有以下几类。
1 碳化硅
碳化硅是当前国外研究最为广泛的耐高温吸收剂，其突出优点是具有优良的力学性能、高强度和良好的电性能。另外，碳化硅具有极其优异的耐高温性能，这是普通吸收剂所不具备的。
作为高温吸收剂的碳化硅应该是β-SiC，其性能优于α-SiC。
碳化硅作为高温吸波材料用吸收剂主要有粉体和纤维两种形式。由于碳化硅纤维具有和碳纤维接近的强度和模量，故将其作为吸收剂的同时还起到了强化力学性能的作用。碳化硅纤维的制备一般采用先驱体转化法，该法制备的纤维具有良好的力学性能和高温抗氧化性能，是金属基、陶瓷基和树脂基复合材料常用的高性能增强纤维[11]。一般制备的圆形截面碳化硅的电阻率约为106Ω·cm，在X波段的εr′为3～5，εr″基本为0[12]，对电磁波的吸收效率并不高，须对其进行改性以提高其吸收效率。据报道，当SiC纤维的电阻率调整为100～103Ω·cm时，对X波段的雷达波具有最佳吸收效果[13-14]。常见的碳化硅纤维改性方法
有：
(1) 高温处理法：Nicalon SiC
纤维在经过高温处理后，会析出大量游离碳粒子，使纤维的电阻率降低、介电损耗增加，从而具有一定的吸波性能。但在高温处理过程中，纤维内部的O 会与C、Si等元素反应，生成CO2、SiO2等物质，使纤维质量下降，力学性能大幅降低。
(2) 表面处理法：通过在碳化硅
纤维表面沉积或涂敷其他物质以改善纤维电磁性能。常用的沉积物质有碳[15-16]、磁性金
属[17-18]、钡铁氧体[19]
等。但对于磁性沉积物，在高温下会失去磁性而导致碳化硅纤维吸波性能下降。
(3) 掺杂异元素法：通过在SiC
纤维内掺杂一些具有良好导电性的元素或物相以调节SiC纤维的介电耗和吸波能力。掺杂的方法主要有物理掺杂法[20]和化学掺杂法[21]两种。
(4) 改变纤维截面形状法：
将碳化硅纤维制备成三叶形、C形或中空等截面形状后，其吸波性能得到不同程度的改善。另外，与圆形截面碳化硅纤维相比,异形截面碳化硅纤维的力学性能、纤维与基体间的复合
性能等都有较大改善[22-23]。
碳化硅粉体的制备方法包括Acheson法[24]、溶胶-凝胶(Sol-gel)法[25]、CVD法[26-28]等。碳化硅粉体同样需要经过掺杂改性才能制备出性能优良的高温吸收剂。
碳化硅粉体和纤维作为高温吸收剂已经有了较多的应用。法国ADE公司研制的Alkard SC 陶瓷吸收体是一种以SiC为主体的掺杂体系，其最高使用温度为1000℃，并可机械加工，在35GHz频带内反射率从-10dB线性下降[29]；法国SEP公司制造的C/SiC复合材料喷瓣、尾喷管调节片已用在Rafel战斗机的M88SNEMA发动机和Mirage2000战斗机的M53发动机上[30]；洛克希德公司在F-117隐身飞机的研制中，采用陶瓷基材料制备的结构吸波材料，加在尾喷管的后沿可承受高达1093℃的高温[31]；法国马特拉防御公司开发的两大系列隐身材料之一，主要是应用于1000℃高温的陶瓷基材料，可以用作亚音速导弹某些部位的面层，如喷管或进气道，这种材料已制成多层的砖块形状，可用来包覆导弹上承受强烈热应力的尾
部壳体[32]。
2 碳纤维、碳纳米管
碳纤维属于电损耗型吸收剂。
但由于碳纤维电阻率较低，会对电磁波产生强反射，故必须对其进行化学掺杂或表面改性处理。随着纳米科技的发展，对纳米级碳纤维的研究也越来越多。常见的纳米碳纤维的生产方法有：基体法[33-35]、喷淋法[36]、气相流动催化法[37]等。纳米级的碳纤维不仅表现出对雷达波的电损耗特性，同时也具有一定的磁损耗特性。螺旋形碳纤维是一类手性吸波材料，具有普通碳纤维所不具备的特殊性能，能够在电磁波作用下产生感应电流，感应电流除部分转化为热能外还可通过螺旋碳纤维形成次级电磁波，并与原电磁波相互干涉，进一步将电磁波能量转化为其他形式能量。通过调节螺旋碳纤维的螺径、螺距等参数，可以使吸波材料具有优良的性能。研究表明[38]，螺旋形碳纤维手性参数ξ对提高吸波性能的影响大于相对
介电常数εr对它的影响。
同颗粒型吸收剂相比，碳纤维对吸波复合材料力学性能优化的贡献更大。另外，碳纤维的密度只有1.7～2.0g/cm3，易制得轻质复合材料，实现吸波材料的高效吸收、宽带吸收的要求。碳纤维微晶在生长过程中沿轴向择优取向，故对于电磁波的吸收表现出明显的各向异性，通过对碳纤维在基体中排布方式的设计，也可以达到优化材料吸波性能的目的。
碳纤维复合吸波材料已经得到了广泛应用。美国F-117隐形战机在其发动机四周、主翼前缘、垂直尾翼及前部机身等部位大量采用了碳纤维和反射率很小的硼纤维复合材料。B-2战略轰炸机也在中翼盒段、中后段及外翼段大量采用碳纤维结构吸波材料，减轻了机身重量。YF-22、YF-23、F-22等战机以及先进巡航导弹上都大量采用了碳纤维、碳/芳纶或碳/玻璃纤维混杂作为增强材料的结构吸波材料[39]。法国的“幻影(Mirage)F-1”战斗机副翼蒙皮采用碳纤维结构的吸波材料[40]；“幻影2000”战斗机垂尾的大部分和方向舵的全部蒙皮也用吸波的硼/环氧树脂/碳复合材料制造；法国海军战斗机“阵风(Rafale)”的机翼和两段式全翼升降副翼用碳纤维复合材料制造，机身采用50%碳纤维复合材料，起落架舱门及发动机舱门为碳纤维复合材料；英、德、意、西班牙4国合作研制的新型EF2000的机身大量采用碳纤维复合材料；美国空军战斗机F-16“战隼(FightingFalcon)”机身采用翼身融合技术，尾翼的垂直安定面蒙皮采用碳纤维复合材料，平尾也部分地采用碳纤维复合材料；前苏联战斗机米格-29的机翼翼尖、襟翼和副翼采用碳纤维蜂窝结构，垂尾采用碳纤维复合材料。
碳纳米管(CNT)是由日本NEC公司的电镜专家S.Iijima[41]1991年首次发现的。它具有高温抗氧化、稳定性好等优点[42]，适合作为高温吸波材料的吸收剂。对于碳纳米管产生雷达波损耗的原因，一般认为，纳米材料比表面积大，大量悬挂键的存在容易导致界面极化，而高的比表面积会造成多重散射；另外，量子尺寸效应使纳米离子的电子能级分裂，增加了对电
磁波的吸收[43]。
有研究表明[44]，作为偶极子，碳纳米管在电磁场的作用下会产生耗散电流，在周围基体作用下，耗散电流被衰减，从而使电磁波能量转换为其他形式的能量，主要为热能，这是含碳纳米管材料微波损耗的主要机理。对于螺旋形的碳纳米管吸收剂，其结构因素也对电磁波的
损耗起到了重要作用。
碳纳米管结构对其介电性能影响很大。碳纳米管晶化程度越好，介电常数降低幅度和磁导率
实部增大幅度越大。非晶碳的存在使碳纳米管的εr′和εr″在某些频段偏高[45]。多壁碳纳米管的εr′、εr″比单壁碳纳米管的大许多，其电损耗、磁损耗增加比较明显；阵列多壁碳纳米管与聚团多壁碳纳米管相比，其电损耗、磁损耗均增加。研究表明，碳纳米管具有较强的压阻效应[46]，当形变量从0增加到3.2%时，碳纳米管的电导率从10-5S·cm-1下降到10-7S·cm-1，且变化可逆。通过对碳纳米管结构、排列方式及外应力的改变，可以
达到控制吸收剂介电性能的目的。
除改变碳纳米管结构和排列方式外，也可对碳纳米管进行改性。常用的改性方法有填充[47-48]和表面镀层[49]。最常用的填充和表面镀层物质是磁性金属，如Fe[50]、Co[51]、Ni[52]等。通过碳纳米管与其他耐高温材料复合，可以制备出性能优良的吸波复合材料
[53-54]。
3 石墨及炭黑
炭黑属于电损耗型吸收剂，是目前应用最广泛的填料，其体积电阻率为0.1～10Ω·cm，将其分散到基体中，依靠介质内部的极化易形成导电链或局部导电网络，以此可有效控制复合材料的电性能，达到对雷达波吸收的目的。特别当基体材料电导率处于半导体范围时，对电
流产生耗散作用，吸波性能得到加强。
炭黑密度较低，故常被填充在蜂窝夹层结构中。石墨已经应用于结构吸波材料[55]，美国在石墨/热塑性基复合材料和石墨/环氧树脂基复合材料的研究方面取得了很大进展，这些复合材料在低温(-53℃)下仍然保持韧性，只是对高温和高湿度环境比金属稍微敏感。另外，石墨和炭黑也被用在掺杂高损物吸波涂料中，这类吸波涂料由导电纤维与高损物（如炭黑、陶瓷和粘土等）和树脂组成，其中导电纤维的长度是雷达波波长的一半，高损物的厚度最好是
雷达波波长1/4的奇数倍[56]。
由于炭黑粒径在纳米级，不仅能吸收电磁波，还能有效抑制红外辐射。但作为高温吸波材料吸收剂，石墨和炭黑的缺点是耐高温性不如SiC材料。
高温吸波材料的发展方向
在高温吸波材料的研究过程中，其理论和应用研究取得了较大的进展，但仍然存在许多不足，今后高温吸波材料的研究和应用应该集中在以下几个方面：
(1) 以理论指导高温吸波材料的研制开发，深入研究高温吸波材料损耗机理。
(2) 发挥耐高温吸收剂力学性能优势，研究重点为高温结构吸波复合材料。
(3) 高温吸波材料研究应向兼容型发展，研制开发雷达波、红外、激光等多频段兼容隐身材
料。
(4) 研制开发智能型高温吸波材料，即能够对探测信号做出感知，并做出最佳响应，使其对
各频率电磁波具备宽带吸收能力。
红外透波材料的研究发展 摘要：红外透波材料是指对红外线透过率高的材料，是红外技术的应用基础之一。本文介绍了几类常用红外透过材料的基本性质，简述了其制备技术及发展现状，并讨论了各自存在问题，并对红外透波材料未来发展进行了展望。 关键词：红外透波材料；玻璃；晶体；陶瓷；制备技术 1引言 目前，红外技术与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段。在二十世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。标志红外技术最新成就的红外热成像技术，与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使发展成可与眼睛相媲美的凝视系统。而红外透波材料是红外热成像系统的光学元件的重要材料。红外透波材料不但要求具有高性能、小体积，还要造价低。高性能主要包括：结构完整、组分均匀以免发生散射，在测量波段内具有高红外透射率；热稳定性好，透射比和折射率不应随温度变化而变化；载流子寿命长，不宜潮解，耐酸碱腐蚀性好；力学性能优良，可以承受高运动的速压载荷等。 2 红外透波材料的特征值 透过率 一般透过率要求在50%以上，同时要求透过率的频率范围要宽。红外透波材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于声子吸收，和晶格结构及平均原子量有关。 折射率和色散 不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。 发射率 对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。 其他 和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类 玻璃 玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。
Instrumentation and Equipments 仪器与设备, 2019, 7(2), 133-141 Published Online June 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/2c15180261.html,/journal/iae https://https://www.doczj.com/doc/2c15180261.html,/10.12677/iae.2019.72019 Research Progress of Metamaterial Absorber Jiali Chai, Yanjie Ju* School of Electrical and Information Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian Liaoning Received: Jun. 3rd, 2019; accepted: Jun. 21st, 2019; published: Jun. 28th, 2019 Abstract In order to make better use of electromagnetic waves and eliminate their negative effects, meta-material absorbers have become a major research direction. This is a device that converts elec-tromagnetic wave energy incident on its surface into other energy to deplete it through special structures and materials. Its particularity based on the application of metamaterials, and its unique electromagnetic properties compared with natural materials make it has great signific-ance in the electromagnetic field. In this paper, the current research status of supermaterial ab-sorbers at home and abroad will be introduced through the structures, mechanisms and materials of the absorbers. For the structures, it mainly introduces two types of tiled-array structure and three-dimensional structure. For the absorption mechanisms, it mainly introduces the frequency selection surface, electromagnetic resonance and surface plasma. For the materials, it introduces metal materials, ferrite materials, carbon materials and new materials in detail. With the conti-nuous innovation in the field of materials and the unremitting efforts of researchers, we believed the absorbing device will be applied to more and more fields with more perfect performances and shine in both the civilian and military fields. Keywords Metamaterials, Absorber, Graphene, Absorbing Mechanism 超材料吸波器的研究进展 柴佳丽，鞠艳杰* 大连交通大学电气信息工程学院，辽宁大连 收稿日期：2019年6月3日；录用日期：2019年6月21日；发布日期：2019年6月28日 *通讯作者。
碳纤维吸波材料的研究进展 吴红焕,王晓艳,张 玲,朱冬梅,周万城 (西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072) 摘要 通过对碳纤维在复合材料中吸波性能的研究,得出通过控制碳纤维的长度和含量,以及采用化学掺杂或异型截面是得到频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强结构吸波材料的有效方法,同时大力开展螺旋碳纤维和碳纳米管的研究是加快进展的新方向。 关键词 碳纤维 吸波材料 碳纳米管 化学掺杂 中图分类号:TQ342+.742 文献标识码:A Present Development of Absorbing Composites Containing C arbon Fibers WU Honghuan,WAN G Xiaoyan,ZHAN G Ling,ZHU Dongmei,ZHOU Wancheng (State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University,Xi’an710072) Abstract The characteristic and transforming methods of short carbon fibers are discussed in this paper,in2 cluding additive lengths,contents,adulteration and non2circular section.Controlling the length and content of carbon fibers and exploiting adulteration and non2circular section are effective methods to get“wide,thin,light,strong”structure absorbing materials.At the same time,coiled carbon fibers and carbon nano2pipes are the new direction to ac2 celerate development. K ey w ords carbon fiber,absorbing material,CN Ts,chemical adulteration 0 前言 雷达吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波,并将电磁能转换成热能而耗散掉,或使电磁波因干涉相消的一类材料。它由吸收剂与能透过雷达波的基体材料复合而成,经历了由单一纤维到混杂纤维、由次承力件到主承力件、由热固性树脂到热塑性树脂的发展过程[1～3]。除一般的吸波材料外,隐身用的特种碳纤维是制造吸波材料的关键。碳纤维结构吸波材料具有承载和减少雷达比反射面的双重功能,是功能与结构一体化的优良微波吸收材料。与其它吸波材料相比,它不仅具有硬度高、高温强度大、热膨胀系数小、热传导率高、耐蚀、抗氧化等特点,还具有质轻、吸收频带宽的优点。通过研究碳纤维的吸波性能和吸波机理,并对纤维吸收剂进行改性和结构设计,研制出高性能的碳纤维复合材料是现在研究的热点课题[4,5]。但目前国内对碳纤维吸波材料的理论研究与实际应用之间仍存在一定差距,亟需进一步突破。由于连续碳纤维对雷达波易产生强反射作用,而短切碳纤维在材料中随机分布,改善了这方面的性能,对雷达波有较好的吸收性能。本文从短切碳纤维的吸波性能出发,总结了碳纤维的吸波特性及改性措施。 1 短切碳纤维的吸波机理及影响因素 1.1 短切碳纤维的吸波性能及频响机理 连续碳纤维对雷达波产生强反射作用,主要是因为电磁场在碳纤维中形成了较大的连续传导电流。而短碳纤维在基体当中的吸波机理目前基本存在两种解释[6],一是认为短切碳纤维在吸波材料中起半波谐振子的作用。在短切碳纤维的近区存在似稳感应场,此感应场激起耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而使雷达波能量转换为其他形式的能量,主要为热能。另一说法认为在含短切碳纤维的吸波材料中,可以把短切碳纤维作为偶极子。短切碳纤维偶极子在电磁场的作用下会产生极化耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而使雷达波能量转换为其它形式的能量。 碳纤维吸波材料是一种介电型吸波材料,与磁性吸收剂相比,介电常数控制是吸收剂研究的重点和难点,而介电常数频散效应的控制则是宽频带吸收所必须追求的目标。因此,研究碳纤维吸波材料频响效应的机理至关重要。频响效应就是随着频率的增加,介电参数的实部、虚部下降,损耗增加的现象。其本质是在频率变化的过程中,电极化出现了极化的惯性或滞后性,以至于在不同频率电场中极化来不及响应电场的变化而出现的现象。根据电磁波理论,随着频率的增加,当电磁波在碳纤维导体表面产生涡流时,在导线截面上的电流分布将越来越向导线表面集中,即产生趋肤效应现象。趋肤效应越明显,产生的涡流损耗越相应地增加,从而导致电磁波的消耗。电磁波在碳纤维之间传播时,除了涡流损耗外,在每束碳纤维之间的部分电磁波还会经散射发生类似相位对消现象引起损耗增加[7]。 1.2 添加最佳长度和含量的探索 邢丽英等[8]研究了掺混短碳纤维的复合材料在电磁波作用下某些宏观物理量的响应特性。结果表明,调整纤维长度及含量可在很宽范围内改变材料的电磁参数与衰减量;不同长度的短碳纤维在介质中的最佳填充量不同,当纤维的长度接近传输 吴红焕:女,1982年生,硕士,主要从事碳纤维结构吸波材料研究 Tel:029********* E2mail:whh—8278@https://www.doczj.com/doc/2c15180261.html,
陶瓷吸波材料具有低密度、高温性能稳定、优异的辐照稳定性，在航空、航天等领域具有广泛的应用前景。那么大家知道什么是复合碳化硅吸波材料吗？复合碳化硅吸波材料是一种电吸收型吸收体，采用特种陶瓷粘结剂和碳化硅粉体混合烧结而成，采用不同的工艺方式，如干压、注塑等方式成型，可制成片状、劈形及尖锥等形式，广泛应用于高功率吸波负载以及吸波暗箱。此外，由于复合碳化硅吸波材料具有良好的热真空特性，在航空航天领域中吸波热沉方面有重要应用。 研究发现，不同截面形状的非圆形截面碳化硅纤维表现出不同程度的吸波性能。与相同当量直径的圆形纤维相比，三叶形碳化硅纤维的拉伸强度平均提高约30%，电阻率为103～104Ω?cm，ε'、μ'、μ''值基本相当，但ε''值为圆形碳化硅纤维的30～60倍，tanδ最大为1.9左右；ε'、ε''和tanδ均随频率增大而减小。根据阻抗匹配原理对三叶形碳化硅纤维增强的吸波材料进行设计，所制备的三层（厚度分别为1.5mm、1.5mm、1.0mm）结构吸波材料的总厚度为4mm，从外到里每层纤
维的tanδ由低到高。在X波段的总衰减大于10dB、最大反射衰减为19.8dB时，表现出较好的吸波性能。值得指出的是，由于截面形状的改变，非圆形截面碳化硅纤维与基体的复合性能与一般的圆形碳化硅纤维相比有较大提高。 复合碳化硅吸波材料的价格详情请联系咨询昊王电子，毕竟每个厂家的价格是有所差异的，影响复合碳化硅吸波材料价格的因素不止一个，故具体的价格还是咨询厂家比较好，同时要以防上当受骗！ 南京昊王电子材料有限公司成立于2006年，公司坐落于南京江宁经济技术开发区，主要为航天科工集团，航天科技集团及中电科技集团等相关科研院所提供稀土原料，化工原料及碳化硅吸收材料，是相关科研院所的合格供应方。公司生产的碳化硅吸收材料主要用于微波吸收负载，微波暗室，暗箱。微波吸收性能良好，耐高功率，耐高温，稳定性好，无毒、无挥发、可加工成各种形状
透波材料介绍 一、透波材料：能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质（包括能量）的材料 我们以不同性能的高分子材料为基体，通过填充、共混微波陶瓷介质和复合纤维等手段，在保证材料有良好承受机械力和其它性能的同时，调节材料的介电常数和耗散因数，得到透波率能够满足我们的使用要求的复合材料。 在实际运用中，介电常数和耗散因数是衡量透波材料透波能力的两个重要指标，根据透波材料的使用环境，还需要考虑除透波率外的其它性能，如长时间的耐高温性能、高刚性、尺寸稳定、阻燃、韧性、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐老化等。 二、应用： 隐身技术：避免入射电磁波大量反射，从而避开敌方雷达的探测； 无线电领域：利于微波-毫米波信号的接收、传输、放大、混频、发射等许多环节； 1、雷达罩和天线罩应用： 为保证雷达或天线在各种复杂环境中的正常使用, 雷达罩或天线罩用复合材料必须具备比强度高、透波率高等性能，同时在设计上也需要考虑良好的防振动和抗老化能力。 A、我们具有国内先进的透波率（90%-99%）改性复合材料的电性能设计能力和经验； B、透波材料的低介电常数和低介质损耗是满足其使用要求的必要条件； C、拥有高耗散因数的材料不仅对无线电传输不利，同时会将电磁能转换为不利的热能。其技术难点主要是材料的透波率，长时间的交替耐高、低温性能，户外老化等。 1）气象雷达罩 2）薄壁结构地面天线罩 3）移动通讯基站天线罩 4）车载天线罩 5）各种天线包封 树脂基体的主要性能（介电常数） 树脂品种密度（g/cm3）弯曲强度 (Mpa) 弯曲模量 (Gpa) 介电常数 (106HZ) 正切损耗 (10GHz) PPS 1.36-1.4352-145 3.7-4.0 3.00.0006 PEEK 1.32110-210 3.8-9.1 3.2-3.30.0033 LCP 1.38-1.40 3.0-3.2 ASA 1.06-1.148-155 1.7-3.0 3.2-3.50.028环氧树脂 1.3097 3.8 3.00.020酚醛树脂 1.3092 3.5 3.20.020不饱和聚脂 树脂 1.2985 3.2 3.00.018乙烯基树脂 1.3090 3.5 2.90.018双马来酰亚 1.30150 3.7 3.00.014
第48卷第1期（总第187期） 2019年3月 火控雷达技术 Fire Control Ｒadar Technology Vol.48No.1（Series 187） Mar.2019 收稿日期：2018-10-22作者简介：李易（1993－），男，硕士研究生。研究方向为武器系统与运用工程。 一种基于超材料的六频带吸波体设计 李 易 （西安电子工程研究所 西安710100） 摘 要：本文设计了一种基于电磁超材料的具有多个频带吸波特性的吸波体。该吸波体的主体是由三层结构组成，上层为6个金属方框相套组成，中层为超材料有耗介质，下层的金属铜板作为金 属背板。这种结构可以实现在6个频点处的窄带吸波，其中在2．5GHz 处只能达到64%的吸波率，而在其他五个频点都能达到90%以上的吸波率。此外由于该结构具有旋转对称性，因而具有极化不敏感特性，又经由仿真得到该结构具有宽入射角特性，结果表明该超材料吸波体在雷达隐身领域具有潜在应用价值。 关键词：超材料；吸波体；多频带吸波 中图分类号：TN95文献标志码：A 文章编号：1008－8652（2019）01－085－04 引用格式：李易．一种基于超材料的六频带吸波体设计［J ］．火控雷达技术，2019，48（1）：85－88．DOI ：10．19472/j．cnki．1008－8652．2019．01．018Design of a Six-band Absorber Based on Metamaterial Li Yi （Xi'an Electronic Engineering Ｒesearch Institute ，Xi'an 710100） Abstract ：A six-band absorber based on metamaterial is designed in this paper ．This absorber is mainly composed of three layers ，the top one is composed of six metal frames ，the middle layer is metamaterial lossy medium and the lower layer is a metal plate as the metal floor．This absorber can achieve narrowband absorption at six frequency points．When the frequency point at 2．5GHz ，the absorption is only 64%，but others can achieve more than 90%．Moreover ，because of the rotational symmetry ，this structure has polarization-insensitive characteristics．And then ，the simulation results show that the structure has wide incidence angle characteristics and this metamaterial absorber has potential application in radar stealth field． Keywords ：metamaterial ；absorber ；multiband absorbing 0引言 超材料吸波体在近些年引起了人们的广泛关 注。自从2008年Landy ［1］ 等第一次提出了完美吸 波的超材料吸波体， 人们开始深入研究这种通过达到阻抗匹配时的金属结构谐振和有损耗的电介质对 电磁波进行损耗吸收的吸波体。之后，人们对超材料吸波体的研究慢慢扩展开来，例如双频带［2－3］ 、三 频带、宽带 ［4］ 和可调频带吸收。 本文采用6个同心金属环相套的结构， 实现了6个频带的吸波。由于组成该结构单元的金属方环具有四重旋转对称性，所以该结构具有极化无关特性，又由仿真验证该结构具有入射不敏感特性。 1结构设计 本文利用HFSS 软件进行建模仿真，模型由真 空腔，金属背板，超材料介质与金属结构四部分组 成，如图1所示：
吸波材料的发展现状 一. 1.目前吸波材料分类较多，现大致分成下面4种： 1．1按材料成型工艺和承载能力可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。1.2 按吸波原理 吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类。吸收型吸波材料本身对雷达波进行吸收损耗，基本类型有复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体；干涉型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。 1.3 按材料的损耗机理 吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型3大类。碳化硅、石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；钛酸钡之类属于电介质型吸波材料，其机理为介质极化驰豫损耗；磁介质型吸波材料的损耗机理主要归结为铁磁共振吸收，如铁氧体、羟基铁等。 1.4 按研究时期 可分为传统吸波材料和新型吸波材料。铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等属于传统吸波材料，它们通常都具有吸收频带窄、密度大等缺点。其中铁氧体吸波材料和金属微粉吸波材料研究较多，性能也较好。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最好的2种。 2.无机吸波剂 2.1 铁系吸波剂 2.1.1 金属铁微粉 金属铁微粉吸波剂主要是通过磁滞损耗、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。金属铁微粉吸收剂具有较高的微波磁导率，温度稳定性好等优点，但是其抗氧化、抗酸碱能力差，介电常数大，频谱特性差，低频吸收性能较差，而且密度大。 2.1.2 多晶铁纤维 多晶铁纤维具有很好的磁滞损耗、涡流损耗及较强的介电损耗，并且是良好的导体，在外界电场作用下，其内部自由电子发生振荡运动，产生振荡电流，将电磁波的能量转化成热能，从而削弱电磁波。 2.1.3 铁氧体 铁氧体吸波材料是研究较多也较成熟的吸波材料。它的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽；不足之处是相对密度大，使部件增重，以至影响部件的整体性能，高频效应也不太理想。 2.2碳系吸波剂 2.2.1石墨、乙炔炭黑
军用电磁透波塑料的优点和用途 电磁透波塑料是指能够透过一定频率电磁波的一类功能性复合材料。此类材料主要用于航空、航天及军事装备等领域，具体功能为保护飞行器的通信、遥测、制导和引爆等系统在恶劣的环境条下也能正常工作，满足运载火箭、飞船、导弹及卫星等无线控制系统的性能要求。在航天领域内应用电磁透波复合材料的有天线窗和天线罩两大类。 随着科学的不断进步，对材料的性能要求也越来越高，除对电磁透波性要求外，还要求耐热、隔热、承载、抗冲击等附加功能，并正在向宽频、多通信与制导方向发展。 1．电磁透波塑料的性能要求 透波塑料复合材料所用增强材料的力学性能和介电性能均优于树脂基体，所以复合材料的透波性能主要取决于树脂基体的性能。 在各种雷达天线中，导弹的雷达天线罩对性能的要求最高，它除应具备与飞行器雷达天线使用频率耦合的透波性能、最小的插入损失外，还要具备能承受飞行器空气动力载荷和环境热气流、雨流的冲刷及其载荷的振动冲击能，其电学和力学性能受环境的影晌小。 透波材料对塑料的介电性能和力学性能要求较高，具体如下。 ①稳定的高频介电性能介电常数和介电损耗角正切值要小，一般情况下，在0.3～300GHz范围内适宜介电常数要在1-4，介电损耗角正切值在0.1～0.001，并且不随温度和频率的变化而明显变化；例如升温100℃，介电常数的变化率应低于1%，以保证在气动
加热条件下，尽可能不失真地透过电磁波。 ②良好的热性能包括良好的耐热冲击、耐热性和线膨胀系数、大的工作温度范围及良好的耐烧蚀性等。 ③良好的耐环境性经得起雨蚀、粒子侵蚀、抗紫外线辐射等。 2．电磁透波塑料的选材 目前选用最多的电磁透波塑料为纤维增强树脂基复合材料，磁透波塑料的透波性能好坏，与复合材料的树脂和增强纤维的关系都很大。 (1)树脂的选用树脂可用传统的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等，也有近年来开发的聚酰亚胺、氰酸酯树脂、有机硅树脂、聚四氟乙烯、双马来酰亚胺和聚苯硫醚等，其中最引人注意的为美国研制的非碳化烧蚀材料聚四氟乙烯。 ①不饱和聚酯(UP) UP的介电性能优良，价格低廉，是最早用于天线罩的聚合物之一。目前的改性方法很多，如美国Nan-gatuck 化学公司用三聚氰酸三烯丙酯对UP进行改性，使复合材料的温度由120℃提頁到150℃，美国波音公司选用此材料为Bomarc导弹天线罩的树脂基材；我国一般用纳米材料进行填充以改进性能。 ②环氧树脂(EP) EP是导弹天线罩最常用的基材之一，它粘接性优良、耐化学腐蚀性好、电性能好、固化收缩低。目前的改性方向为增韧，如与热塑性塑料共混、加入氰酸酯等。例女EP/PU以70/30的比例共混，冲击强度可提高6倍之多；再例如，EP/TLCP共混，加入少量TLCP冲击强度就会大幅度提高，并保原有的刚性和耐热
现代先进陶瓷的制备方法主要有化学气相渗透（CVI）、聚合物转化陶瓷（PDC）和溶胶凝胶法（Sol-Gel），目前改善陶瓷吸波性能的方法主要有两种：阻抗匹配层设计和纤维改性设计。在本文中将主要给大家介绍的是阻抗匹配层设计。 阻抗匹配层设计，即为高介电常数的陶瓷制备低介电常数的阻抗匹配层，改善其与空气的阻抗匹配性，减少表面反射，从而提高材料的吸波性能。常用的阻抗匹配层制备方法有以下几种方法： 氧化法 CVI/CVD法 PVD法 这些方法适用于改善高介电常数材料的吸波性能。阻抗匹配层保证了弱的表面反射，即良好的阻抗匹配，同时高介电的原陶瓷基体充当了损耗相，使电磁波被损耗吸收。 ?氧化法
对非氧化物碳化硅陶瓷而言，通过表面氧化可在陶瓷表面形成一层氧化膜，当这种氧化膜具有低介电常数时即可充当阻抗匹配层。以多孔Si3N4为基片，通过CVI沉积SiC得到Si3N4-SiC复相陶瓷。由于CVI SiC是一种半导体，具有较高的复介电常数，与空气的阻抗不匹配，因而吸波效率不高。为了改善其吸波性能，继而通过高温氧化法在CVI SiC表面制备出一层致密的SiO2，得到Si3N4-SiC/SiO2复相陶瓷。由于SiO2具有低的电导率和复介电常数，表面氧化制备的SiO2层改善了CVI SiC与空气的阻抗匹配性，使更多入射电磁波进入材料内部，从而被内部的高介电常数相损耗吸收，从整体上表现为材料吸波性能的提高。 ?CVI/CVD法 SiC陶瓷具有高的介电常数是电磁波的强反射体，而BN具有很低的介电常数和介电损耗。因此，可在SiC陶瓷表面制备BN 阻抗匹配层，从而降低SiC纤维对入射电磁波的反射，提高其吸波性能。类似地在多孔Si3N4基片上通过CVI法得到的PyC-Si3N4复相陶瓷，由于PyC的介电常数高，与空气阻抗失配，因此在其表面通过CVD法制备低介电常数的Si3N4层作为阻抗匹配层。Si3N4层因降低了PyC对入射电磁波的一次反射而使PyC-Si3N4复相陶瓷的吸波性能得到改善。 ?PVD法 Kim等人通过磁控溅射法（PVD）在具有高介电常数的铁电体表面制备了具有低介电常数的ITO （In2?xSnxO3）涂层，涂层厚度为入射波长的1/4。当薄层电阻为377Ω/sq 时反射系数最小值达到了-20dB。可见ITO 涂层有效改善了陶瓷与空气的阻抗匹配程度，使其电磁吸收性能得到了很大的提高。
《陶瓷学报》 JOURNAL OF CERAMICS 第31卷第1期2010年3月 Vol.31,No.1Mar.2010 文章编号：1000-2278（2010）01-0538-04 陶瓷吸波材料的研究进展 范跃农1， 2 龚荣洲2 （１．景德镇陶瓷学院，景德镇：３３３４０３，２．华中科技大学，武汉：４３００７４） 摘要 简述了在当今世界能提高各类武器在战争中的生存能力、防卫能力和攻击能力的隐身技术，对其在现代高技术武器装备中的重要作用进行了肯定。对隐身技术中占重要地位的电磁波吸收材料的种类、吸波原理及吸波方式做了进一步阐述。重点讨论了陶瓷吸波材料的吸波原理、组成结构和方式，并着重介绍了几种最近几年陶瓷吸波材料的最新研究成果，列举了它们的吸波性能参数。最后，对陶瓷吸波材料发展方向进行了展望。关键词隐身技术，陶瓷，吸波材料，研究进展中图分类号：ＴＱ１７４文献标识码：Ａ １引言 随着电子技术的发展,新型雷达、探测器及精密制导武器相继问世，军事空中防御能力和反导弹能力日益增强，使得武器系统，特别是大型作战武器，如飞机、导弹、舰艇、坦克等所面临的威胁越来越大，作为提高战争中的生存能力、 防卫能力和攻击能力的隐身技术，普遍受到世界各国的高度重视。 隐身技术是指降低目标的雷达、红外、激光、磁信号等特征，使其在一定范围内难以被探测，从而提高其生存能力的技术。 已经成为现代电子战争的重要组成部分，它伴随着武器攻击、防卫技术的发展而产生，其最终目的是使武器系统能在多个的频率范围，进行多方位的隐身。隐身技术发展的关键在于材料技术的发展，要求材料具有质量轻、适应性强的特点。为了适应未来战争的需要，世界各发达国家都在积极致力于开发新型高效的吸波材料，并对其吸波机理进行更进一步的研究[1]。 吸波材料是隐身技术中不可缺少的组成部分，隐身兵器主要依靠吸波材料来吸收和衰减雷达波以达到隐身的目的。 ２吸波材料的分类 按照吸波材料的结构，可将其分为涂料型吸波材 料、贴片型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料等[2]。 按照吸波机理可以将吸波材料分为磁损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料和“双复”型吸波材料三类。 陶瓷吸波材料属于介电损耗型吸波材料，主要包括碳化硅、Si 3N 4、莫来石、钛酸钡、Al 2O 3、AlN 、堇青石、硼硅酸铝、粘土和炭黑等一类陶瓷材料，同铁氧体、复合金属粉末等比较，这一类材料的吸波性能好，而且还可以有效地减弱红外辐射信号，能有效损耗雷达波的能量。由于它们比重小、耐高温、介电常数随烧结温度有较大的变化范围，是制作多波段吸波材料的主要成分，有可能通过对显微结构和电磁参数的控制，来获得所希望的吸波效果。此外，由金属微粉和陶瓷微粉共烧而成的以金属为分散相，陶瓷为连续相的金属陶瓷也属于这一类。这一类材料对雷达波能量的吸收、转移主要以热能形式散发[3]。 要达到良好的吸波效果，必须具备以下两个条件：(l)入射来的电磁波要尽可能多地进入吸波材料而不被反射；(2)材料要能将电磁波损耗吸收掉[4]。因此， 收稿日期：2009-10-11通讯联系人：范跃农 DOI:10.13957/https://www.doczj.com/doc/2c15180261.html,ki.tcxb.2009.04.022
透波材料介绍 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
透波材料介绍 一、透波材料：能透过电磁波且几乎不改变电磁波的性质（包括能量）的材料 我们以不同性能的高分子材料为基体，通过填充、共混微波陶瓷介质和复合纤维等手段，在保证材料有良好承受机械力和其它性能的同时，调节材料的介电常数和耗散因数，得到透波率能够满足我们的使用要求的复合材料。 在实际运用中，介电常数和耗散因数是衡量透波材料透波能力的两个重要指标，根据透波材料的使用环境，还需要考虑除透波率外的其它性能，如长时间的耐高温性能、高刚性、尺寸稳定、阻燃、韧性、化学腐蚀、耐磨、自润滑、耐老化等。 二、应用： 隐身技术：避免入射电磁波大量反射，从而避开敌方雷达的探测； 无线电领域：利于微波-毫米波信号的接收、传输、放大、混频、发射等许多环节； 1、雷达罩和天线罩应用： 为保证雷达或天线在各种复杂环境中的正常使用, 雷达罩或天线罩用复合材料必须具备比强度高、透波率高等性能，同时在设计上也需要考虑良好的防振动和抗老化能力。 A、我们具有国内先进的透波率（90%-99%）改性复合材料的电性能设计能力和经验； B、透波材料的低介电常数和低介质损耗是满足其使用要求的必要条件； C、拥有高耗散因数的材料不仅对无线电传输不利，同时会将电磁能转换为不利的热能。其技术难点主要是材料的透波率，长时间的交替耐高、低温性能，户外老化等。 1）气象雷达罩 2）薄壁结构地面天线罩 3）移动通讯基站天线罩 4）车载天线罩 5）各种天线包封
吸波材料是一种能将电磁能转化为其它形式的能量或使电磁波因干涉而消失，从而达到吸波的目的。 1、目前各国军事上的隐身技术，主要就是使用各种吸波、透波材料，实现对雷达的隐形；采用红外遮挡与衰减装置、涂敷红外掩饰涂料等，以降低红外辐射强度，实现对红外探测器的隐身。 2、在可见光隐形上，目前的办法只是在兵器的表面涂抹迷彩，降低兵器与背景之间的反差，或歪曲兵器的外形等初级的方法。另外由于碳纳米管的微波吸收性能，碳纳米管也可以作为吸收剂，制成隐形材料。 3、在现代军事领域，需要先发制人和远发制人，导弹自然就发挥了越来越重要的作用，如何确保导弹能够精确打击目标和长距离隐蔽飞行，天线罩技术就成了主要的“瓶颈”之一。其技术难点主要是天线罩材料的透波率和长时间的耐高温性能。 4、芳纶纤维纸具有突出的强度重量比和刚性重量比，阻燃，质量轻，耐冲击，还可进一步加工成蜂窝结构板材，主要用于生产飞机、导弹、卫星宽频透波材料、刚性受力结构部件等，是目前国内外飞机及雷达罩夹层结构使用最多的夹芯材料，也适合于制作游艇、赛艇、高速列车及其他高性能要求的夹层结构。 5、车载天线罩的透波性能可满足移动车辆的使用要求。特点：增益高，图象，语音清晰，数据传输可靠，整体性能优良力、驱波性能好,能设计出外形美观小巧,安装方便,性能稳定,具有良好的防振动和抗老化能力的产品。 6、天线种类：各频点基站（高、中、底增益）全向、定向天线、军用天线、无线modem橡皮天线及弹簧螺旋天线、车载吸盘天线、室内分布天线（吸顶及壁挂天线）、机车列尾天线、230MHZ数传天线及环阵天线、2.4-5.8G抛物面扩频天线、单边带天线、短波、超短波天线、四环阵天线、MMDS微波天线。 7、天线设计的灵敏度要高：几乎能收到没有被遮挡的所有卫星信号、可靠性高。设计时也要考虑到电磁兼容性（EMC）等问题。中心频率为 1570MHZ,1575MHZ,1580MHZ,2450MHZ的、主要应用于全球定位系统(GPS) 8、透波材料的技术要求是要有很高的透波率，以保证敌雷达波能尽可能多地穿过并进入夹层中的等离子体被吸收掉。这种透波材料可以使用与雷达整流罩相同的玻璃钢材料制作，现有技术下这类玻璃钢可以达到95%-99%的透波率；对于军舰和战车而言，还可以用透波材料制成夹层吸波瓦并在内部罐充等离子体达到良好的隐形目的。 9、雷达天线罩材料是天线罩研制的重要基础，没有好的天线罩材料，再好的电性能设计也不会实现。天线罩是功能性复合材料结构件，天线罩材料要满足介电性能、力学性能、三防寿命、工艺性能、重量等要求。材料 。该指标直接影响天的介电性能指标主要有介电常数ε和损耗角正切tg δ 线罩的电性能，是选择材料的主要依据。损耗角正切tg 越大，电磁波能 δ 量在穿透天线罩过程中转化为热量而损耗的能量就越多。介电常数ε越大，则电磁波在空气与天线罩壁分界面上的反射就越大，这将增加镜象波
吸波材料 姓名：王丽君 学院：纺织与材料工程学院 专业：材料工程 科目：材料表面与界面工程技术学号：13208520403408
吸波材料 摘要：介绍了吸波材料的吸波原理和吸波材料的分类，以及几种新型吸波材料，如铁氧体吸波材料，纳米吸波材料、手性材料、导电高分子吸波材料，耐高温陶瓷材料，并简单介绍了纳米复合材料的制备方法。 关键词：吸波材料；吸波原理；新型吸波材料；纳米复合材料的制备 信息化战争中，武器平台的高度信息化和电子化，使飞机、坦克、舰艇等所处的环境日益复杂。它们除受地面或空中的火力威胁和电子干扰外，其一举一动还处于红外、雷达、激光等探测器的严密监视之下，使其生存能力和战斗能力面临极大挑战，这样其隐身性能就显得尤为重要。 隐身技术主要涉及材料隐身和结构隐身两大方面。前者是使用吸波材料或涂料；后者是合理地设计武器外形，以提高隐蔽性。再此，不得不提及吸波材料。 1、吸波材料的吸波原理 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他形式的能量，一般由基体材料(或粘接剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。由于各类材料的化学成分和微观结构不同,吸波机理也不尽相同。材料吸收电磁波的基本条件是：①电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；②进入材料内的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配。 2、吸波材料的分类 目前吸波材料分类较多，现大致分成下面4种： (1) 按材料成型工艺和承载能力，可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。前者是将吸收剂(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂混合后，涂覆于目标表面形成吸波涂层；后者是具有承载和吸波的双重功能,通常是将吸收剂分散在层状结构材料中，或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料(如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等)为面板，蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构。 (2) 按吸波原理，吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类。吸收型吸波材料本身对雷达波进行吸收损耗，基本类型有复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体；干涉型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。 (3) 按材料的损耗机理，吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型3大类。碳化硅、石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；钛酸钡之类属于电介质型吸波材料，其机理为介质极化驰豫损耗；磁介质型吸波材料的损耗机理主要归结为铁磁共振吸收，如铁氧体、羟基铁等。 (4) 按研究时期，可分为传统吸波材料和新型吸波材料。铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石
吸波材料的吸波原理及其研究进展 张开庆 （山东科技大学应用物理学2010-01 201001090134） 摘要：介绍了吸波材料的重要性，阐述了吸波材料的吸波原理，综述了铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料及光学透明吸波材料近几年来的国内外研究进展及应用，最后指出，多频谱隐身材料和智能隐身材料是吸波材料中两个最主要的发展方向。 关键词：吸波材料；吸波原理；进展 Absorbing Mechanism and Progress of Wave-absorbing Materials Zhang Kai-qing (Shandong university of science and technology college of science, Applied physics class level 2010-01) Abstract:The sign if icance of wave-absorbing materials was explained. The absorbing mechanism indifferent conditions, the species and the characteristics of general wave-absorbing materials were introduced. The recent progress and application of ferrite material, surperfine metal powders, nanam eter absorbing material and optics transparent absorbing materials were reviewed. Finally points out that the multiple spectra and intelligent stealth materials are tow most essential developing trends for radar wave absorbing materials. Key words: wave-absorbing materials; wave-absorbing mechanism; progress 随着现代科技技术尤其是电子工业技术的高速发展，不同频率的电磁辐射充斥着人们的生活空间，破坏了人类良好的生态环境，造成了严重的电磁污染。不少科学家预言，在二十一世纪，电磁污染将成为生态环境首屈一指的物理污染[1]。电磁场以电磁波的形式传递能量，只有使用电磁波吸波材料。使电磁波能转化为热能或其他形式的能，才能有效清除电磁污染。因此解决电磁污染的吸波材料的研究和应用成为人们研究. 隐身技术也称为目标特征信号控制技术，是一种通过控制和降低武器系统的特征信号，使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的技术。由于隐身技术能极大地提高武器的生存能力和作战效果，受到许多国家的高度重视，成为集陆、海、空、天四位一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段，成为现代军事研究的关键技术[2]。在现代战争中，雷达是探测目标的最可靠手段，因此雷达隐身技术是隐身技术的重点。 雷达隐身技术的核心是降低目标的雷达散射截面（RCS）。其技术主要途径有两条：一是通过目标的外形设计降低RCS，简称为外形技术。二是目标应用能吸收雷达波的材料，即利用雷达吸波材料（RAM）降低目标的RCS，简称为雷达吸波材料技术[3]。 雷达吸波材料简称吸波材料。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他形式的能量而消散掉的一类材料。它的工作原理与材料的电磁特性有关。良好的吸波材料具备两个条件，一是雷达波射入的吸波材料内，其能量损耗尽可能大；二是吸波材料的阻抗与雷达波的阻抗相匹配，此时满足无反射。实际上常要求吸波材料在一定频宽范围内对电磁波强烈的吸收，理想的情况是全吸收，即反射系数为零[2]。 由于各类材料的化学成分和微观结构不同，吸波机理也不尽相同。尽管如此，吸波材料的吸波性能还是可以用宏观的电磁理论进行分析，工程上也常常使用材料宏观的介电常数和磁导率来评价吸波材料的反射和传输特性材料吸收电磁波的基本条件是：一是电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；二
新型纳米吸波涂层材料的研究进展 ： 1引言 随着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。隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，并受到世界各国的高度重视。现代化战争对吸波材料的吸波性能要求越来越高，一般传统的吸波材料很难满足需要。由于结构和组成的特殊性，使得纳米吸波涂料成为隐身技术的新亮点。纳米材料是指三维尺寸中至少有一维为纳米尺寸的材料，如薄膜、纤维、超细粒子、多层膜、粒子膜及纳米微晶材料等，一
般是由尺寸在1～100nm的物质组成的微粉体系。 2纳米吸波涂层的吸波原理和结构特性 吸波材料的吸波实质是吸收或衰减入射的电磁 波，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量而耗散掉。吸波材料一般由基体材料与吸收介质复合而成。吸波材料可以分为电损耗型和磁损耗型2类。电损耗型材料主要靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化来吸收、衰减电磁波。磁损耗型材料主要是靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来引起电磁波的吸收和衰减。由于纳米晶粒细小，使其晶界上的原子数多于晶粒内部的，即产生高浓度晶界，使纳米材料有许多不同
于一般粗晶材料的性能。纳米微粒具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、介电效应和宏观量子隧道效应等。纳米材料之所以具有非常优良的吸波性能，主要是以下原因：首先，纳米材料具有高浓度晶界，晶界面原子的比表面积大、悬空键多、界面极化强，容易产生多重散射，在电磁场辐射作用下，由于纳米粒子的表面效应造成原子、电子运动的加剧而磁化，使电磁能更加有效地转化为热能，产生了强烈的吸波效应;其次，量子尺寸效应的存在使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微波的能级范围，从而成为纳米材料新的吸波通道;此外纳米离子具有较大的饱和磁感、高的磁滞损耗和矫顽力，使得纳米材料具有涡流损耗高、居里点及使用温度高、吸波频率宽等性能。纳米材料的这种结构特征使得纳米吸波材料具有吸收频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点，易满足雷达吸波材料薄、轻、宽、强的要求，是一种非常有发展前景的高性能、多功能吸收剂。