第６卷第４期
２００７年１２月 材料与 冶金学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｖ０１．６ Ｎ ０Ｉ ４
Ｄｅｃ．２Ｏ０７
多孔结构对材料吸波性能的影响
刘 欣，薛向欣，段培宁
（东北大学材料与冶金学院沈阳１１０００４）
摘要：总结了当前多孔材料吸波性能的研究现状，指出多孔结构可改善材料的吸波性能，而孔
径、相对密度及厚度是影响多孔材料吸波性能的重要因素，对多孑Ｌ陶瓷材料而言，适当降低孔径、
增加相对密度与厚度有利于提高材料的吸波性能．在此基础上对多孔金属材料泡沫铝的吸波性能进
行了初步研究，分析了相对密度与微波频率对材料吸波性能的影响，研究表明，降低多孑Ｌ金属的相
对密度可以显著提高材料的吸波性能；随着微波频率的增加，材料的吸波性能也随之增加．
关键词：多孔材料；吸波性能；泡沫铝；孔径；相对密度
中图分类号：ＴＢ ３８３，０ ４５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１－６６２０（２００７）０４－０３０６－０５
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＬＩＵ Ｘｉｎ，ＸＵＥ Ｘｉａｎｇ—ｘｉｎ，ＤＵＡＮ Ｐｅｉ—ｎｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｎｏｒｔｈｅｓｔｅｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ａｂｏｕｔ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｉｔ ｗａｓ ｐｏｉｎｔ ｏｕｔ
ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｃａｎ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｗｉｔｈ ｐｏｒｏｕｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆａｃｔｏｒｓ
碳化硅气凝胶 吸波
碳化硅气凝胶，作为一种高性能吸波材料，在电磁波吸收领域具有广阔的应用前景。它具备优异的吸波性能、热稳定性、机械强度和导热性能，被广泛用于电磁波隐身、电磁波屏蔽、电磁波环境调控等领域。
碳化硅气凝胶的吸波性能优越，主要得益于其结构独特。其三维网状结构能有效捕获并消耗电磁波能量，从而降低电磁波的反射、传播和透射。另外，碳化硅气凝胶具有大量的孔隙结构，这增加了与电磁波相互作用的机会，进一步提高了吸波性能。此外，碳化硅气凝胶的孔隙结构具有多尺度特性，能够捕获不同频率范围内的电磁波，使其在宽频带范围内实现高效吸波。
碳化硅气凝胶的热稳定性能使其具备在高温环境下工作的能力。传统的聚合物吸波材料，在高温环境下容易发生分解、变形等问题，而碳化硅气凝胶则能够保持其吸波性能和结构稳定性，不受高温影响，适应更加极端的工作环境。
此外，碳化硅气凝胶具有优异的机械强度和耐磨性能，可以有效抵抗外部冲击和磨损，从而延长使用寿命。这使得碳化硅气凝胶在航空航天、舰船、汽车等领域广泛应用，成为电磁波吸收材料的首选。
碳化硅气凝胶的导热性能优良，可以将吸收的电磁波能量快速传导并散发，避免因长时间积累导致温度升高。这对于电子器件等对温度敏感的设备来说尤为重要，能够有效提高设备的稳定性和可靠性。 因此，碳化硅气凝胶在电磁波吸收领域具有着重要的指导意义。通过进一步研究和发展，可以不断提高碳化硅气凝胶的吸波性能、热稳定性、机械强度和导热性能，满足不同领域对吸波材料的需求。同时，探索碳化硅气凝胶在其他领域的应用潜力，如能源存储、环境污染治理等，也是未来的研究方向。相信随着科技的不断进步，碳化硅气凝胶将为我们创造更多的可能性。
南京昊王电子材料有限公司
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
南京昊王电子材料有限公司
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。
碳化硅气凝胶;吸波;碳
摘要：
一、引言
二、碳化硅气凝胶的特性
1.低密度
2.高比表面积
3.优良的力学性能
4.良好的热稳定性
三、碳化硅气凝胶在吸波领域的应用
1.吸波原理
2.吸波性能的优势
四、碳化硅气凝胶在我国的研究进展
1.研究现状
2.存在的问题
3.发展前景
五、结论
正文：
一、引言
碳化硅气凝胶（SiC aerogels）作为一种新型材料，以其独特的物理和化学性能在各个领域引起了广泛关注。其中，吸波性能尤为突出，使其在国防、航空航天、通信等领域的应用前景广阔。 二、碳化硅气凝胶的特性
1.低密度：碳化硅气凝胶具有极高的孔隙率，使其密度较低，可达到0.1~0.3g/cm。这使得碳化硅气凝胶在吸波领域具有较大的应用潜力。
2.高比表面积：碳化硅气凝胶具有较大的比表面积，可达到100~400
m/g。这一特性使得碳化硅气凝胶具有较高的吸附能力和反应活性。
3.优良的力学性能：碳化硅气凝胶具有较好的韧性和强度，可承受较大的外力冲击。这使得碳化硅气凝胶在实际应用中具有较高的可靠性。
4.良好的热稳定性：碳化硅气凝胶在高温环境下具有较好的稳定性，可承受高温达1000℃左右。这为碳化硅气凝胶在高温领域的应用提供了可能。
三、碳化硅气凝胶在吸波领域的应用
1.吸波原理：碳化硅气凝胶具有较高的比表面积和孔隙率，可以有效吸收电磁波，降低电磁辐射。此外，碳化硅气凝胶的组成和结构可以调节吸波性能，使其在特定频段具有较好的吸波效果。
2.吸波性能的优势：与传统吸波材料相比，碳化硅气凝胶具有较宽的吸波频段、较低的密度和较好的耐高温性能，使其在吸波领域具有明显优势。
四、碳化硅气凝胶在我国的研究进展
1.研究现状：近年来，我国在碳化硅气凝胶的研究取得了显著成果，已成功制备出具有优良吸波性能的碳化硅气凝胶材料。
2.存在的问题：尽管我国在碳化硅气凝胶研究方面取得了一定成果，但与国外相比，仍存在一定的差距。主要表现在高性能碳化硅气凝胶材料的制备技术、结构调控和应用研究等方面。
