新型纳米吸波涂层材料的研究进展
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吸波超材料研究进展一、本文概述随着现代科技的不断进步,电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛,然而,电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。
为了有效地解决这一问题,吸波超材料应运而生。
吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料,能够实现对电磁波的高效吸收,因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述吸波超材料的研究进展,包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。
将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性,阐述其吸波原理及影响因素。
然后,将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。
接着,将讨论吸波超材料的制备方法,包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。
将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述,读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解,并为进一步的研究和开发提供有益的参考。
二、吸波超材料的基本原理吸波超材料,作为一种人工设计的复合材料,其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。
吸波超材料通过特定的结构设计,能够有效地调控电磁波的传播行为,从而实现高效的电磁波吸收。
吸波超材料的设计往往采用亚波长结构,这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径,使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉,从而增加电磁波与材料的相互作用时间,提高电磁波的吸收效率。
吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率,这使得电磁波在材料内部传播时,会经历与常规材料不同的物理过程。
当电磁波进入吸波超材料时,由于介电常数和磁导率的负值特性,电磁波的传播方向会受到调控,从而实现电磁波的高效吸收。
吸波超材料还可以通过引入损耗机制,如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等,将电磁波的能量转化为其他形式的能量,如热能,从而实现电磁波的衰减和吸收。
这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。
吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制,实现电磁波的高效吸收。
纳米吸波材料的物理实质及研究进展文章编号t1672-8785(2006)08—0001-05纳米吸波材料的物理实质及研究进展秦润华(中北大学物理系,山西太原030051)摘要:吸波材料是隐身技术的关键材料,纳米材料由于其特殊的量子尺寸效应和隧道效应等产生的优良的电磁波吸收性能而受到世界各国的重视.本文简单介绍了吸波材料的工作原理,进而阐述了纳米吸波材料吸收电磁波的物理实质.详细介绍了纳米涂敷型吸波材料和纳米结构型吸波材料的研究现状,并对纳米吸波材料的发展趋势进行了展望.关键词:纳米材料;吸波材料;隐身技术;量子尺寸效应;隧道效应中图分类号:TB34文献标识码:A PhysicalEssenceofNanometerWave—absorbing MaterialsandResearchAdvanceQINRun.hua(DepartmentofPhysics,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,chjnaJAbstract:Wave-absorbingmaterialsarethekeymaterialsforstealthtechniques .Becausethena12ome-termaterialshavethespecialquantum-sizedeffectandtunnelingeffectwhichca rlresultinexcellentelectromagneticwave-absorbingperformance,moreandmoreattentionhasbe enpaidtothemintheworld.Inthispaper,theoperationprincipleofthewave—absorbingmaterialise xplained,thephyrsicalessenceofthenanometerwave-absorbingmaterialispresentedandthecurrentst atusoftheresearchonthenanometercoatingwave-absorbingmaterialandnanometerstructuralwa ve-absorbingmaterialisdescribed.Finally,thedevelopmenttrendofthenanometerwave-absorbingma terialisgiven.Keywords:nanometermaterials;wave-absorbingmaterials;stealthtechnique; quantum-sizedeffect;tunnelingeffect1引言随着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.为了提高军事目标的生存能力和武器系统的突防能力,发展隐身技术已成为军事技术发展的重要方向.隐身技术是指通过降低目标的可探测信号特征,从而减小目标被敌方各种探测设备发现的概率的综合性技术.由于雷达在探测系统中是最主要的探测手段,因而雷达隐身技术是当前隐身技术研究的重点.目前针对雷达的隐身技术途径主要有两条,一是通过对飞机,舰艇等武器的外形进行改进,减少雷达扫射面积;二是应用雷达吸波材料对雷达波进行吸收或减少对它的反射.外形改进由于设计制造难度较大,耗费较高,因而不易实现.而相对而言,吸波材料的设计制作难度较小,耗费也较低,所以各军事收稿日期:2006--02—16基金项目t山西省自然科学基金(2006011010)作者简介t秦润华(1978一),女,河北唐山人,硕士,主要从事微纳光电材料的研究.INFRARED(MONTHL Y)/VOL.27,No.8,AUG2006强国普遍重视对吸波材料的研究与开发.2吸波材料的工作原理吸波材料吸收或衰减入射的电磁波,并将电磁能转变成热能而耗散掉.在实际的吸波材料制作过程中发现,良好的吸波材料必须具备两个条件,一是电磁波射入到吸波材料内,其能量损耗尽可能大;二是吸波材料的阻抗与电磁波的阻抗相匹配,此时满足无反射.要满足条件一,由电磁波在介质中的传播系数:£=£一话”(1)=一t”(2)式中,及”为介电损耗和磁损耗.k=2=k一ik”(3)cx/#e式中,k”为电磁波衰减系数.对于TEM波来说,进入到吸波材料,其能量损失为Q(x)=(4)=0,(0=1207r)(5)由此可知,当材料的£”和很大时,k才能很大,此时能有效吸收电磁波.若满足条件二,在阻抗为o的自由空间中,电磁波投射到阻抗为的介电表面或磁性表面产生部分反射的系数为式中,Z0=,/,=,/告,.和分别为自由空间和吸波材料的磁导率,£o和£分别为自由空间和吸波材料的介电常数.为了不发生反射,反射系数必须为零,即满足.=或=丝.这就是理想吸波材料的阻抗匹配原理.综上所述,仅当£,,和,,很大且:丝时,吸波材料才能对雷达波进行有效的吸收与反射.3纳米吸波材料的物理实质纳米是介于宏观物质和微观原子,分子的中间领域,是一种新的结构状态.纳米材料是指材料组份的特征尺寸在纳米量级(1nm100nm) 的材料.正是由于结构和组成上的特殊性,纳米材料具有许多与众不同的特殊性能,主要表现为:表面效应,量子尺寸效应,小尺寸效应和量子隧道效应等【川.这些独特的结构使纳米材料的物理化学性能发生了本质的变化,开拓了新的应用领域.纳米材料正是由于具有这一系列的特殊结构,在光,电,磁等物理性质方面发生了质的变化,不仅磁损耗增大,而且兼具吸波,透波,偏振等多种功能,并且可以与结构材料或涂敷材料相融合,兼备了吸收强,频带宽,兼容性好等优点,因而成为一种极具发展前途的吸波材料. 纳米吸波材料对电磁波能量的吸收主要取决于三种效应:一是由晶格电场热运动引起的电子散射;二是由杂质和晶格缺陷引起的电子散射;三是电子与电子间的相互作用.一方面,由于纳米微粒尺寸为lnm100nm,远小于雷达发射的电磁波波长,因此纳米材料对这种波的透过率比常规材料强得多,大大减小了波的反射率,使得雷达接收到的反射信号变得很微弱,从而达到隐身的目的;另一方面,纳米微粒材料的比表面积比常规微粒大3至4个数量级,对电磁波和红外光波的吸收率比常规材料大得多. 被探测物发射的红外光和雷达发射的电磁波被纳米粒子吸收,使得红外探测器和雷达很难探测到被探测目标.此外,随着颗粒的细化,在一定尺寸时,由于颗粒的表面效应,纳米颗粒费米面附近的电子能级由准连续变为离散能级, 并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道和最低未被占据的轨道能级,使得能隙变宽.同时,量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生分裂,其间隔正处于微波能量范围(1010-5eV),从而形成新的吸波通道【.4纳米吸波材料的分类及研究现状INFRARED(MONTHL Y)/VOL.27,NO.8,AUG2006在目前的各种隐身技术中,材料隐身技术因具有简单易行等优点,在隐身技术中占有重要地位.随着现代科学技术的迅猛发展和各种新材料及新的制备方法的出现,新的隐身材料的制备成为可能.这些新的隐身材料的发展,尤其是纳米隐身材料的发展,对隐身技术的发展起了巨大的推动作用【引.纳米吸波材料按材料成型工艺和承载能力可分为涂敷型和结构型.涂敷型吸波材料是将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于目标表面形成吸波复合涂层;而结构型吸波材料则是将吸收剂分散在由特种纤维制成的材料中所形成的结构复合材料,它具有承载和吸收雷达波的双重功能.目前,美,俄,法,德,日等国都把纳米吸波材料作为新一代雷达吸波材料进行探索与研究.国内外研究的纳米吸波材料主要有:纳米金属和合金纳米金属膜,纳米铁氧体,纳米导电聚合物,纳米碳化硅,纳米Si/C/N和Si/C/N/O材料,纳米石墨,纳米氮化铁,纳米碳管等[4--7】. 4.1涂敷型纳米吸波材料(1)纳米金属粉吸波材料基于纳米金属粉的吸波材料具有微波磁导率较高,温度稳定性好(居里温度高达770K)等突出优点,纳米金属粉吸波材料已得到了广泛的应用.纳米金属粉吸波材料主要是通过磁滞损耗,涡流损耗等机制吸收损耗电磁波的.纳米金属粉吸波材料主要包括纳米羰基金属粉吸波材料和纳米磁性金属粉吸波材料两大类.纳米羰基金属粉包括羰基Fe,羰基Ni和羰基Co等,其中纳米羰基铁粉最为常用.将羰基铁与DC805型硅橡胶均匀掺和,吸波剂质量比为9O%,反射率在2GHz一10GHz频率范围内低于一10dB.纳米磁性金属粉包括CO,Ni,CoNi,FeNi等,它们的电磁参数与组分和粒度有关.陈利民等人制备了高抗氧化能力的纳米金属吸波材料,研究表明,该吸波材料在厘米波和毫米波波段均具有较好的吸波性能【引.(2)纳米铁氧体吸波材料铁氧体吸波材料是研究较多且比较成熟的吸波材料.它是一种既有一定介电常数和介电损耗,又有一定磁导率和磁损耗的双复介质.它除有电子共振损耗外,还具有铁氧体特有的畴壁共振损耗,磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗等特性.其作用机理可概括为铁氧体对电磁波的磁损耗和介电损耗.铁氧体吸波材料的纳米化是很有前途的新兴隐身材料研究领域.国内外对此均进行了一定的研究,并取得了一定的研究成果【.-.美国已研制出一系列薄层状铁氧体吸波材料,并成功应用于F一117A战斗机.在对纳米铁氧体吸波材料进行研究的同时,研究者也从各方面探索了超细铁氧体与其他材料复合形成的复合吸波材料.解家英研究了Nd.O3掺杂对纳米锂铁氧体微波吸收特性的影响,他们采用机械合金化方法制备了纳米晶LiFe5Os和LiFe4_9g4Nd0_00608 材料,并研究了它们的吸波性能【加】.(3)纳米导电高聚物吸波材料导电高聚物的吸收机制在于其掺杂后都会形成极化子,所形成的极化子可以看作是在导电高聚物中的固有偶极子.它在微波电池作用下的取向极化必将对导电高聚物在微波范围内的介电损耗有贡献.导电高聚物吸波材料属电损耗型,是一种很有发展前途的新型的电损耗型吸波材料.但是由于常规的导电高聚物具有涂层厚和频带窄等缺点,根据电磁波吸收原理,吸波材料具有磁损耗是展宽频带和提高吸收率的关键, 因此改善和赋予导电高聚物磁损耗是导电高聚物吸波材料实用化的关键.目前改善的方法是使导电高聚物纳米化,形貌管状化【¨】.王国强等人制备了纳米铁氧体导电聚合物,并与非纳米铁氧体导电聚合物进行了对比.研究发现,当铁氧体的质量分数为2O%左右时,纳米导电聚合物的磁损耗较非纳米导电聚合物的磁损耗有了较大的提高【】.(4)纳米手性吸波材料手性吸波材料能在雷达波段内具有像在光波段那样的旋光色散特性,是一种新型的电磁波吸收材料.通过在普通的介质中加入合适的并具有手性特征的微体,便可制得具有良好吸波性能的手性吸波材料【】.同普通材料相比,手INFRARED(MONTHL Y)/VOL.27,No.8,AuG2006性材料通过调节手性参数可使材料无反射,而手性参数的调节比电磁参数的调节更容易[14】, 且具有频率敏感性小,易实现阻抗匹配及宽频吸收等特点.曹茂盛等人研究了添加不同质量分数碳纳米管(CNTs)的聚酯基复合材料的电磁波吸收性能,初步分析了CNTs的螺旋结构和手性特征导致的在8GHz40GHz波段的良好吸收[15】. CNTs/聚酯基复合材料由于其手性特征,在毫米波段也表现出了明显的吸收.CNTs的良好吸波特性,意味着可以设计出既吸收厘米波又吸收毫米波的雷达波吸收材料.3.2结构型吸波材料(1)纳米SiC吸波材料SiC吸收剂具有密度小,耐高温性能好和吸收频带宽的优点,但用一般方法制备的SiC纤维具有电阻率大,介电损耗低,吸收效率不是很高等缺点,因此需对其进行表面改性.焦桓等人通过对纳米SiC进行掺杂,得到了纳米Si/C/N复合吸收剂,并对不同N含量的纳米Si/C/N复合吸收剂的吸波性能进行了研究. 结果发现,少量掺杂有利于提高SiC的吸波性能【.纳米Si/C/N复合吸收剂能够吸波的主要原因在于吸收剂中形成的SiC晶格中固溶了N原子,固溶的N原子在晶格中取代C原子的位置形成晶格缺陷.在正常的SiC晶格中,每一个C 原子和每一个si原子分别与周围四个相邻的si 原子和C原子以共价键相连接.当N原子取代C原子进入SiC中后,由于N只有三价,只能与三个Si原子成键,而另外一个Si原子将剩余一个不能成键的价电子,形成一个带负电的缺陷.由于原子的热运动,这个电子可以在N原子周围的四个si原子上运动,从一个Si原子跃迁到另一个si原子.在跃迁的过程中要克服一定的势垒,因此其运动滞后于电场,出现强烈的极化弛豫,这种极化弛豫是损耗电磁波能量的主要原因.从而使得纳米Si/C/N复合吸收剂具有良好的吸收性能.纳米碳纤维结构吸波材料是一类多功能复合材料,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能.碳纤维吸波复合材料具有高强度,高模量和质量轻等优点,不仅广泛应用于一般飞行器和导弹,在隐身兵器中也日益显露头角.美国研制出的”超黑粉”纳米吸波材料,对雷达波的吸收率高达99%,这种”超黑粉”纳米吸波材料实质上就是用纳米石墨作吸收剂制成的石墨/热塑性复合材料和石墨/环氧树脂复合材料,不仅吸收率高,而且在低温下仍能保持很好的韧性.(3)纳米多晶铁纤维吸波材料多晶铁纤维吸波材料主要通过磁损耗来吸收电磁波,是一种新型的吸波材料,它包括Fe, Ni,Co及其合金纤维.同颗粒吸收剂相比,由于纤维的形状各向异性,同时具有高磁导率,质轻,宽频带等特点,以多晶铁纤维为主要吸收剂制备的材料被认为是目前最有应用前景的吸波材料.纳米多晶铁纤维吸波材料与常规多晶铁纤维吸波材料相比,具有质量轻,面密度小,频带宽和吸收率高等特点.GAMMA公司和3M公司研制的纳米多晶铁纤维吸波材料在较宽的频率范围内具有很好的吸收性能,最大吸收可达34dB,且重量可减轻4o%6o%[16,17l.5结束语综上所述,纳米吸波材料具有优异的吸波性能,兼有频带宽,多功能,质量轻及厚度薄等特点,对微波和红外皆有极好的吸波效果,还能与结构复合材料或结构吸波材料复合,是一种颇具发展潜力的高性能吸波材料.随着纳米技术的发展,纳米吸波材料在不久的将来有望发展成为能兼顾毫米波,厘米波,米波,可见光,红外等多波段电磁隐身的多频谱吸波材料.参考文献【1】张立德,牟季美.纳米材料和纳米结构【M】_北京t 科学出版社,2001,83.【2】王海.雷达吸波材料的研究现状和发展方向[J].上海航天,1999,(1):57_59.【3】袁艳,姚淑霞,安成强.新型隐身材料吸收剂的研(2)纳米碳纤维吸波材料究进展[J】.表面技术,2004,33(4):4 INFRARED(MONTHL Y)/VOL.27,NO.8,AUG2006【4】张卫东,吴伶芝,冯小云,等.纳米雷达隐身材料研究进展【J】.宇航材料,2001,(3):1.【5】赵东林,周万成.纳米雷达波吸收剂的研究和发展【J】.材料工程,1998,(5):3.【6】葛凯勇,王群,张晓宁,等.碳化硅吸波性能的改进研究[J】.功能材料与器件,2002,8(3):263—266.[7】焦桓,罗发,周万成.Si/C/N纳米粉体的吸波特性研究【J】.无机材料,2002,17(3):595.【8】陈利民,亓家钟,朱雪琴,等.纳米一(Fe,Ni)合金颗粒的微观结构及其微波吸收特性[J】.微波,1999,15(4):312—316.’【9】LiuJianjun,HeHongliang.Synthesisofnanosized nickelferritesbyshockwavesandtheirmagnetic properties【J】.MaterialsResearchBulletin,2001, (36):2357-2363.【10】解家英.Nd2O3掺杂对纳米锂铁氧体微波吸收特瞳墨盏圈用于评价金属腐蚀程度的红外成像方法美国专利US7057177(2006年6月6日授权)金属会发生腐蚀现象.金属受腐蚀的程度一般都是靠检测人员通过肉眼检测的,这种检测多少有些主观性.因此,如果有一种能够测定金属衬底上局部或总的腐蚀程度和量的无损定量检测装置,那是非常理想的. 本发明提供一种能够有效,客观地测定金属衬底或样品上形成的腐蚀成分的量和分布的无损检测方法.该方法是通过测定被腐蚀成分吸收的红外能量的值来完成腐蚀测定的,因为被腐蚀成分吸收的红外能量的值是与腐蚀成分的量相关的.墨圈近红外光纤光谱仪StellarNet公司提供一种用于0.9#m一1.7#m和1.5#m一2.2#m光谱范围的高分辨率光纤光谱仪.这是一种无活动光学部件的微型便携式光谱仪,它采用512元或者1024元的热电致冷型InGaAs光电二极管列阵性的影响【J】.磁性材料及器件,2002,3(3):1—3.【1l】袁艳,姚淑霞,安成强.新型隐身材料吸收剂的研究进展【J】.表面技术,2004,33(4):4_6.【12】王国强,章平,邹勇,等.纳米复合高分子电磁参数及吸波性能的研究【J】.华中科技大学,2001,29(7):89-91.【13】王自荣,余大斌,孙晓泉,等.雷达隐身技术概述[J】.上海航天,1999,(3):52—56.【14】吴明忠.雷达吸波材料的现状和发展趋势[J].磁性材料级器件,1997,(4):26~29.【15】曹茂盛,高正娟,朱静.CNTs/Polyester复合材料的微波吸收特性研究【J】.材料工程,2003,(2): 34—36.【16】刘俊能,刑丽英.雷达吸波涂料研究进展[J】.航空制造工程,1996,(12):6-8.[17】秦嵘,陈雷.国外新型隐身材料研究动态[JJ.宇航材料工艺,1997,(4):17—19.本专利说明书共14页,其中有7张插图.高编译作探测器,并通过USB2接口或者并行端口与PC机连接.探测器敏感元的面积为25#mx500#IU,具有很高的灵敏度.一个2.5MHz的数字转换器能够在lms内获得一张近红外光谱图.一个任选的锂离子电池便能让光谱仪连续工作6小时并能让制冷机把探测器致冷到一10 ℃.这种光谱仪的主要用途是化学分析.口顾聚兴INFRARED(MONTHL Y)/VOL.27,NO.8,AUG2006。
新型纳米雷达吸波涂层的制备及其吸波性能研究的开题报告一、课题背景随着现代雷达技术的不断发展,雷达在军事、民用及科研等领域都得到了广泛应用。
然而,在雷达应用过程中,信号返回和干扰会严重影响雷达的探测与辨识能力,因此,吸波材料的研究和应用也在不断发展。
目前,纳米材料在吸波材料研究中受到了广泛关注。
由于其特殊的电磁性质,纳米材料具有较强的吸波性能,可以有效地降低雷达的反射损耗。
因此,利用纳米材料制备吸波涂层已成为研究的热点之一。
二、研究内容本课题旨在研究新型纳米雷达吸波涂层的制备及其吸波性能,具体研究内容包括:1. 纳米吸波材料的制备:选择适宜的纳米材料,如纳米铁、纳米铜等,并通过化学法或物理法制备出具有较好电磁性能的纳米材料。
2. 吸波涂层的制备:利用纳米材料制备吸波涂层,并通过多组分复合法或表面修饰法进行调制,使吸波性能更加优异。
3. 吸波性能测试:通过常用测试方法,如微波暗室测试、复合材料测试等,测试吸波涂层的吸波性能,并对测试结果进行分析和评价。
三、研究意义本课题研究新型纳米雷达吸波涂层的制备及其吸波性能,将对提高我国雷达技术水平,保障国家安全具有重要意义。
同时,该研究成果也有望在民用领域中得到广泛应用,如电子设备、建筑材料等领域。
四、研究难点1. 纳米材料的制备要求高纯度、纯度的控制难度较大;2. 纳米材料的制备和吸波涂层的制备技术较为复杂,需要找到适宜的制备方案;3. 吸波涂层需要符合应用场景,选择合适的涂层制备方案。
五、研究方法1. 采用化学合成、物理制备等多种方法制备并表征纳米吸波材料;2. 采用多组分复合法或表面修饰法制备吸波涂层,并对其性能进行测试和评价;3. 通过微波暗室测试、复合材料测试等方法测试吸波涂层吸波性能,并对测试结果进行分析和评价。
六、研究计划1. 第1-2月:查阅相关文献,研究现有吸波涂层制备和测试方法,明确研究方向和目标;2. 第3-5月:制备纳米吸波材料,并对其进行表征;3. 第6-8月:制备吸波涂层,并优化制备方案;4. 第9-11月:测试吸波涂层吸波性能,并对测试结果进行分析和评价;5. 第12月:总结整理研究成果,撰写结题报告。
铁氧体/聚苯胺复合纳米吸波材料研究进展张存瑞,李巧玲,李保东,赵静贤(中北大学理学院化学系,山西太原030051)摘要:铁氧体/聚苯胺复合纳米吸波材料能够将介电损耗和磁损耗有机结合起来的,具有广阔的应用前景。
本文对铁氧体/聚苯胺纳米复合吸波材料的制备技术以及国内外研究进展进行综述,最后对制备强、宽、轻、薄的纳米复合吸波剂进行了展望。
关键词:纳米复合;吸波材料;铁氧体;聚苯胺The Development on Ferrite/Polyaniline Nano-composite Materials Zhang Cunrui, Li Qiaoling, Li Baodong, Zhao Jingxian Department of chemistry, North University of China, Taiyuan 030051,China Abstract:The ferrite / polyaniline composites nano-composites possess both dielectric losses and magnetic losses, so they have good application prospect in radar absorbing materials. In the text, the preparation technology and research progress of ferrite/ polyaniline nano-composite radar magnetic absorber materials in and abroad the country were summarized. Finally, the research future of nano-absorber with the properties of strong absorption, brand frequency, low density and small thickness is also expressed.Key words: Nano-composite; Radar magnetic absorber materials; Ferrite; Polyaniline国家自然基金(No.20571066);山西省高等学校优秀青年学术带头人计划资助。
吸波材料的研究进展摘要:吸波材料的研究是隐身技术发展的关键,吸波剂的好坏对于吸波材料的性能有很大的影响。
本文在对吸波材料以及其吸波原理进行介绍的基础上,大体阐述了有关吸波材料的研究进展,通过对几种常用的微波吸波剂的介绍,提出了未来吸波材料的发展将向着”薄、轻、宽、强”和耐腐蚀性等方面进行研究。
关键词:吸波材料吸波材料分类研究进展一、吸波材料的简介吸波材料是指能将投射在它表面的电磁波能量吸收并通过材料介质损耗转变为热能等其他形式的能量的一类材料,一般由基体材料(或粘结剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。
在工程上应用的吸波材料不仅在较宽频带内对电磁波的吸收率较高,还应该具备质量轻、耐高温、耐潮湿、抗化学腐蚀等特性。
一般情况下,吸波材料需要最大限度地使入射电磁波进入到吸波材料内部,从而减少电磁波的直接反射,即要求材料满足阻抗匹配;并且进入材料内的电磁波能迅速地被全部衰减掉,即要求材料满足衰减匹配[1]。
二、吸波材料的分类目前吸波材料分类较多,分类方法也有多种,现大致分为以下四种。
1.按材料成型工艺和承载能力,可分为涂型吸波材料和结构型吸波材料前者是将混合后的吸收剂(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂涂覆于目标表面形成吸波涂层,其具有操作方便,吸波性能好、工艺简单和容易调节等优点,广泛受到世界各国的重视。
后者是具有承载和吸波的双重功能通常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通过本身对雷达波进行吸收损耗可分为复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变/宽频0吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体三种基本类型;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,这类材料的缺点是吸收频带较窄。
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三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;电介质型吸波材料的机理为介质极化驰豫损耗,如钛酸钡之类;铁氧体、羟基铁等属于磁介质型吸波材料,它的损耗机理主要是铁磁共振吸收。
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。
纳米吸波材料概述及研究进展作者:丁一来源:《新材料产业》2017年第06期一、电磁波吸收材料概述随着信息技术的发展,电磁波的应用愈发广泛,然而随之带来的电磁干扰和电磁污染问题也严重影响了生活,甚至在军事领域影响了国家安全。
电磁波吸收材料作为一种解决这种问题的主要途径,广泛应用在军用和民用领域。
在民用领域,电子产品对人类健康的威胁已经影响到了人的生活,电磁防护已经成为了重要课题,同时在电子器件抗干扰方面也有重要作用。
在军用方面,隐形战机和隐身导弹作为大国重器,即使对国家安全的保卫,也是左右国际军事格局的利器。
吸波材料作为一种低成本高性能的技术途径,可以有效实现隐身功能,达到实现雷达时间防探测、抗干扰,甚至完全隐身的效果。
如图1所示,常用的雷达波段为电磁波中的微波部分,因为微波在空气中具有最好的穿透性。
雷达工作频率划分为若干的波段,由低到高的顺序是:S波段、C波段、X波段和Ku 波段,对用的频率为2G~18GHz。
因此,研究和开发高性能、多频段的雷达吸波材料成为各国军事技术领域中的一个重大课题。
吸波材料是能将投射其表面的电磁波能量进行吸收或减弱,并通过材料的介质损耗或磁损耗等方式将电磁波能量转化为热能或者其他的形式。
常见的电磁波吸收性能测试方法主要分为针对粉末吸波剂的电磁参数模拟法和针对电磁波吸收涂层板材的弓形测试法。
其测试系统主要是以矢量网格分析仪为核心的集成测试系统。
矢量网格分析仪可用来测量微波网络的S参数矩阵,属于微波专业必不可少的经典测量仪器。
在20世纪80年代以前,标量网络分析仪还比较流行。
由于它只能测量幅度,无法给出相位信息,从20世纪90年代以后,已经逐步被矢量网格仪取代。
矢量网格分析仪是直接测量微波元器件散射参数的一种仪器。
如图2所示,散射参数表征的是网络端口入射波与出射波之间的关系。
其基本思想是:根据4个S参数的定义设计特定的信道分离单元(也称S参数测试装置)将入射波、反射波、传输波的频率由微波频段线性变换到固定中频,最后利用中频幅相测量方法,测出入射波、反射波、传输波的幅度和相位,从而得到4个S参数,还可间接由这4个S参数演变或计算得到一系列微波元器件技术参数。
新型纳米吸波材料研究现状与进展前言:随着现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发展,飞行器探测系统的搜索和跟踪目标能力获得了很大提高,传统作战武器系统受到的威胁越来越严重,隐身技术作为提高武器系统生存、突防及纵深打击能力的有效手段,已经成为各军事强国角逐军事高新技术的热点之一[1,2]。
吸波材料是实现武器装备隐身的重要手段,其开发和应用是隐身技术发展的重要内容。
近年来,国内外诸多学者在研究并改进传统的吸波材料的同时,对新型吸波材料进行了一些有益的探索,吸波材料的超细化成为目前国内外研究重点之一。
纳米材料是指材料的组份特征在纳米量级(1nm~100nm)的材料,纳米晶粒和由此产生的高浓度晶界是它的两个重要特征[3]。
纳米材料的独特结构使其具有量子尺寸效应、表面与界面效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等,在光、电、磁等物理性质方面发生质变,不仅磁损耗增大,且兼具吸波、透波、偏振等多种功能。
因此,纳米吸波材料在具有良好吸波性能的同时,兼备了宽频带、兼容性好、质量轻、厚度薄等特点,是一种极具发展前途的隐身材料,美、俄、法、德、日等国都把纳米材料作为新一代吸波材料加以研究和探索[4]。
美国研制的一种“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波的吸收率大于99%,该方面的研究正向覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光频段的纳米复合材料扩展[5]。
法国研制的一种宽频吸波涂层由粘结剂和纳米级微屑填充材料构成,纳米级微屑由超薄无定型磁性薄层(厚3nm)及绝缘层(厚5nm)堆叠而成,绝缘层可以是碳或无机材料。
这种多层薄膜叠合的夹层结构材料具有很好的微波磁导率,在0.1~10GHz 宽频带内磁导率的实部和虚部均大于6;与粘结剂复合成的吸波涂层在50MHz~50GHz 频率范围表现出良好的吸波性能[6]。
1 纳米材料的吸波机理纳米吸波材料对电磁波,特别是高频电磁波具有优良的吸波性能,但其吸波机理相当复杂,国内外尚没有统一的观点,通常都是从普通纳米材料本身的性质出发,提出若干可能的吸波机理。
吸波材料的吸波原理及其研究进展一、本文概述随着现代科技的飞速发展,电磁波在各个领域的应用日益广泛,但同时也带来了电磁干扰和电磁辐射污染等问题。
为了有效应对这些问题,吸波材料作为一种能够吸收并减少电磁波传播的材料,受到了广泛关注。
本文旨在探讨吸波材料的吸波原理及其研究进展,以期为相关领域的科学研究和技术应用提供参考。
本文将简要介绍吸波材料的基本概念、分类及其应用领域。
在此基础上,重点分析吸波材料的吸波原理,包括电磁波的入射、吸收和散射过程,以及吸波材料内部结构与电磁波相互作用的机理。
通过对吸波原理的深入剖析,有助于理解吸波材料的性能特点及其优化方向。
本文将综述近年来吸波材料的研究进展。
包括新型吸波材料的开发、性能优化、应用拓展等方面。
通过对比分析不同研究团队的研究成果,揭示吸波材料领域的发展趋势和研究热点。
也将探讨当前研究中存在的问题和挑战,为未来研究提供思路和建议。
本文将对吸波材料的未来发展进行展望。
结合当前科技发展趋势和市场需求,预测吸波材料在未来可能的应用领域和市场前景。
针对吸波材料研究中存在的难题和挑战,提出可能的解决方案和发展方向,以期推动吸波材料领域的持续进步和发展。
二、吸波材料的吸波原理吸波材料是一类能够有效吸收并减少电磁波在其表面反射的特殊材料。
其吸波原理主要基于电磁波的入射、传播和衰减过程。
当电磁波入射到吸波材料表面时,会发生一系列复杂的物理和化学作用,这些作用共同作用导致电磁波能量的减少和吸收。
吸波材料的表面通常具有一定的粗糙度或特殊结构,这些结构能够有效地增加电磁波在材料表面的散射和漫反射,从而减少电磁波的直射反射。
这种表面散射和漫反射的过程可以降低电磁波在材料表面的反射率,使得更多的电磁波能够进入材料内部。
吸波材料内部通常含有一些特殊的电磁介质,如磁性材料、导电高分子等。
这些介质能够有效地吸收电磁波的能量,并将其转化为其他形式的能量,如热能、化学能等。
磁性材料能够通过磁化过程吸收电磁波中的磁场能量,而导电高分子则能够通过电子的迁移和碰撞吸收电磁波中的电场能量。
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。
3新型纳米吸波材料的种类和主要研制方法纳米技术的迅速发展及纳米微粉优良的电磁吸波性能使得纳米吸收剂成为国内外研究的方向和热点。
3.1纳米金属与合金吸收剂纳米金属和合金吸波材料主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等机制吸收损耗电磁波的。
纳米金属粉吸波材料主要包括纳米羰基金属粉吸波材料和纳米磁性金属粉吸波材料两大类。
纳米羰基金属粉主要包括羰基Fe、羰基Ni和羰基Co等,其中纳米羰基Fe最为常用。
将羰基Fe与DC805型硅橡胶均匀掺和,吸波剂用量为90%,反射率在2~10GHz频率范围内低于-10dB。
纳米磁性金属粉包括Co、Ni、CoNi、FeNi等,它们的电磁参数与组分、粒度有关。
纳米金属磁性材料具有很高的饱和磁化强度,一般比铁氧体高4倍以上[5],可获得较高的磁导率和磁损耗,且磁性能具有高的热稳定性。
金属纳米粉体对电磁波特别是高频至光波频率范围内的电磁波具有优良的衰减性能,但其吸收机制目前尚不十分清楚。
一般认为,它对电磁波能量的吸收由晶格电场热振动引起的电子散射、杂质和品格缺陷引起的电子散射以及电子与电子间的相互作用3种效应决定。
纳米金属和合金吸收剂,主要以Fe、Co、Ni、Cr、Cu等纳米金属粉体为主。
纳米合金采取多相复合的方式,其吸波性能优于单相纳米金属粉体,吸收率大于10dB的带宽可达3.2GHz,谐振频率点的吸收率均大于20dB,复合体中各组元的比例、粒径、合金粉的显微结构是其吸波性能的主要影响因素。
纳米合金中以铁系纳米合金的研究为最多,由于铁-镍纳米合金粉体尺寸达到纳米量级时,具有很高的磁能积、剩磁对温度的依赖关系小和良好的磁化性能。
目前制备纳米铁基磁粉或氧化物及合金微粒的方法主要有软化学法、超声分解法、LB膜技术组装、原位高分子修饰复合技术、溶胶-凝胶电沉积法、溶胶-微乳液化学剪裁法、化学热还原法和机械合金化法等。
3.2纳米铁氧体及其复合物吸收剂纳米铁氧体是一种双复介质,既具有一般介质材料的欧姆损耗、极化损耗、离子和电子共振损耗,又有铁氧体特有的畴壁共振损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗,因此至今仍是微波吸收材料的主要组成之一。
纳米氧化物吸收剂有单一氧化物和复合氧化物两类,单一氧化物纳米吸收剂主要有Fe2O3、Fe3O4、TiO2、Co3O4、NiO、MoO2、WO3等纳米微粉。
单一铁氧体制成的吸波材料,难以满足吸收频带宽、质量轻、厚度薄的要求,因此通常在铁氧体微粉中加入一些添加剂组成复合吸收剂,可使电磁参数得到较好匹配。
所以,实际使用的铁氧体吸波涂层往往不是单一的铁氧体涂层,而是通过复合组成复合铁氧体吸波涂层。
如铁氧体与羰基铁粉、铁粉、镍粉、炭黑、石墨、碳化硅、树脂等复合形成复合铁氧体纳米微粉吸波材料。
铁氧体纳米复合材料多层膜在7~17GHz频率段的峰值吸收为-40dB,小于-10dB的频宽为2GHz。
复合氧化物纳米吸收剂不仅吸波性能优异,而且还兼有抑制红外辐射等多种功能。
铁氧体纳米颗粒与聚合物制成的复合材料能有效吸收和衰减电磁波及声波,减小反射和散射,因此铁氧体吸波材料是研究较多且比较成熟的吸波材料。
其作用机理可概括为铁氧体对电磁波的磁损耗和介电损耗。
铁氧体吸波材料的纳米化是很有前途的新兴隐身材料研究领域。
国内外对此均进行了一定的研究,并取得了一定的研究成果。
美国已研制出一系列薄层状铁氧体吸波材料,并成功应用于F-117A战斗机。
在对纳米铁氧体吸波材料进行研究的同时,研究者也从各方面探索了超细铁氧体与其它材料复合形成的复合吸波材料。
解家英研究了NdO3掺杂对纳米锂铁氧体微波吸收特性的影响,他们采用机械合金化方法制备了纳米晶LiFe5O8和LiFe4.994Nd0.006O8材料,并研究了它们的吸波性能。
3.3纳米陶瓷吸收剂纳米陶瓷粉体是纳米陶瓷吸波材料的一种新类型,主要有SiC、Si3N4及复合物Si/C/N,Si/C/N/O等,其主要成分为碳化硅、氮化硅和无定型碳,具有耐高温、质量轻、强度大、吸波性能好等优点。
尤其是Si/C/N 吸波材料,不仅具有以上优点,还具有使用温度范围宽、用量小、介电性能可调、可以有效地减弱红外辐射信号的优良特性。
例如:Si/C/N和Si/C/N/O纳米吸波材料在厘米波段和毫米波段均有很好的吸收性能;纳米SiC和磁性纳米吸收剂复合后,吸波效果大幅度提高。
纳米Si3N4在102~106Hz范围内有比较大的介电损耗。
这种强介电损耗是由于界面极化引起的,界面极化则是由悬挂键所形成的电偶极矩产生的。
纳米陶瓷类吸收剂的特点是在高温下抗氧化性较强,吸波性能稳定。
3.4纳米石墨吸收剂纳米陶瓷吸收剂最早的应用可以追溯到二战期间,德国把炭黑加入到飞机蒙皮的夹层中用来吸收雷达波,由于密度小,常被用来填充在蜂窝的夹层结构中。
导电炭黑还常用来与高分子材料复合,调节高分子复合材料的导电率,以达到良好的吸波效果。
石墨现已经应用于结构吸波材料。
美国在石墨-热塑性树脂基复合材料和石墨-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下仍保持韧性,只是对高温和高湿度环境比金属稍微敏感。
美国研制出的超黑粉纳米吸波材料,对雷达波的吸收率高达99%,并在B-2隐形轰炸机上成功应用,目前正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光等波段的纳米复合材料。
这种超黑粉纳米吸波材料实质上就是用纳米石墨作吸收剂制成的石墨-热塑性复合材料和石墨-环氧树脂复合材料,不仅吸收率高,而且在低温下仍能保持很好的韧性。
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的1/4的奇数倍。
石墨、乙炔炭黑作为高温吸收剂的缺点是高温抗氧化性差。
3.5纳米碳化硅吸收剂单纯纳米SiC并不能够吸收雷达波,需要对其进行一定的掺杂,以提高SiC的电导率,通常在SiC中能够进行掺杂的元素有B、P、N等。
西北工业大学通过对纳米SiC进行掺杂,得到了纳米Si/C/N吸收剂,具有很好的吸波性能。
Si/C/N纳米复合吸收剂能够吸波的主要原因是在吸收剂中形成的SiC晶格中固溶了N原子,固溶的N原子在晶格中取代C原子的位置,形成晶格缺陷。
在正常的SiC晶格中,每一个C原子和每一个Si原子分别与周围4个相邻的硅原子以共价键相连接,同样每一个硅原子也与周围4个相邻的Si原子和C原子以共价键相连接。
当N原子取代C原子进入SiC中后,由于N原子只有三价,只能与3个Si原子成键,而另外1个Si原子将剩余1个不能成键的价电子,形成1个带负电的缺陷。
由于原子的热运动,这个电子可以在N原子周围的4个Si原子上运动,从一个Si原子上跃迁到另一个Si原子上,在跃迁过程中要克服一定的势垒,但不能脱离这4个硅原子组成的小区域,因此,这个电子也可以称为准自由电子。
在电磁场中,这种准自由电子的位置随着电磁场的方向而变化,导致电子位移,准自由电子从一个平衡位置跃迁到另一个平衡位置,要克服一定的势垒,从而运动滞后于电场,出现强烈的极化弛豫,这种极化弛豫是损耗电磁波能量的主要原因。
研究表明,Si/C/N,它不仅具有耐高温、质量轻、韧性好、强度大、吸波性能好的优点,而且热稳定性好、使用温度范围宽、用量少、介电性能可调,还可以有效地减弱红外辐射信号。
Si/C/N和Si/C/N/O纳米吸收剂不仅在厘米波段,而且在毫米波段都有很好的吸收性能。
这种纳米Si/C/N吸收剂具有以下优点。
⑴介电性能可调,可以控制的范围分别为:1~32;〃:0~25;〃/:0~2。
⑵高温稳定,在700℃高温下热处理10h,微观结构和性能无任何变化。
⑶使用温度范围宽,在室温和高温下均可使用,最高使用温度可达l000℃。
⑷高温反射率稳定,经实际测试,吸波材料在300℃、500℃、700℃时的反射率曲线与室温时的反射率曲线几乎完全一致,反射率随温度的变化很小。
⑸用量少,在基体中掺入3%~10%的吸收剂即可达到好的吸波效果。
⑹介电常数随频率的升高有一定程度的降低,有利于增加吸收频带的宽度。
3.6纳米导电高分子吸波材料导电聚合物是一类电损耗型吸波材料,主要有聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等,其吸波性能与导电聚合物的介电常数、电导率等密切相关,结构特点是具有共轭大键体系。
这类化合物的电磁参量主要依赖于高聚物的主链结构、室温电导率、掺杂剂性质、掺杂度和合成方法等因素。
导电高聚物的电导率可在绝缘体、半导体和金属态范围内变化,不同的电导率呈现不同的吸波性能,导电高分子经掺杂后,由于在共轭链与掺杂剂之间发生电子转移而产生新的载流子,如孤子、极子或双极子,这类偶极子的存在和跃迁使其电导率剧增,故呈现出较好的吸波性能。