水泥基吸波建筑材料的研究进展

２ Ｃ Ｍｓ的研 究 现 状 ＡＢ
２ １ 超 细 粉 吸波剂 填 充 Ｃ Ｍｓ ． ＡＢ
超 细粉 吸波 剂填 充 Ｃ Ｍｓ 指采 用 细粉 状 吸 ＡＢ 是 波 剂作 为 Ｃ Ｍｓ的 功 能填 充 料 ， 现 水 泥 的 吸 波 ＡＢ 实 性 能 。 目前 主要 以铁 氧体 的加 入为 水泥 基吸 波材 料
Ｂ ｓｄＡｂｏｂｎ ｕｌｉ ｔｒ ｌ， ａｅ ｓｒｉｇＢ ｉ ｎ Ｍａｅｉｓ 简称 Ｃ Ｍｓ ， ｄｇ ａ ＡＢ ） 是 指 通 过 一 定 的 吸 波 添 加 剂 对 水 泥 进 行 改 性 来 达 到 对
Ｒ 一
Ｌ 十 ０ Ｌ
（ １）
反射 损耗 Ｒ Ｌ可 为 ：
Ｒ 一一 ２ ｌｇｏ Ｌ ０ｏ １ｌ Ｉ Ｒ 式 中 ， ０ 自 由空 间 的 特 性 阻 抗 ， ０ Ｚ 为 Ｚ 一 （） ２ 。ｅ ，。 ／。 、
电磁辐射 的吸收 。根据水 泥 内添加剂 种类 的不 同 ， 水 泥基 吸波建筑材 料主要可 分为超 细粉吸波 剂填充 、 纤
维填充 和新 型吸波剂填充 Ｃ Ｍｓ 。 ＡＢ ｃ ］
本 文主 要对 水泥 基 吸波建 筑材 料 的设计 原理 及
ｅ 为 自由空 间 的磁导 率 和介 电常数 ，。一 ４ 。 ／ ｌ ｎ×１ ０ Ｈ／ ｅ ｍ，０— １ ４ｃ ０ ／ ７ ≈ ８ ８ ４× １ Ｆ ｍ； 吸 ｃ ．５ ０ ／ Ｚ为
新 技术 新 工艺
２１ ０ ２年 第 ８期
水 泥基 吸 波建 筑材 料 的研 究进展
王庆 辉 杨 永 锋 ，
（ ． 东青 岛 ９ ３ ５部 队 ， １山 ２０ 山东 青 岛 ２ ６ ０ ． ６ ３０ ２ 山东 烟 台 ９ １４部 队 ， ２ ２５ 山东 烟 台 ２４ ０ ） ６ ０ ７
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ｈｅＣｅ ｅ ｔＢａ ｅ ｓ ｒ ｎ ｉｄｉ ｇ Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ ｓ ａ ｃ ｎ ｏ ｒ ｓ ｆ ｔ ｍ ｎ － ｓ ｄ Ａｂ ｏ ｂｉ ｇ Ｂｕ ｌ ｎ ｔ ｒａ ｓ
在信 息化社会 的今天 ， 电磁 波辐射在 给人类创 造 财富 的同时 ， 给设 备 、 统及 生 态环 境 带来 了越来 也 系 越严重 的危害 。 因此 ， 国 际公认 为 是 继大 气 污染 、 被 水质 污染和 噪声 污染 后 的第 ４大公 害口 。在军 事方 ］
研究 现状 进 行论 述 。
波 材料 的输 入阻抗 ， 一
的相对磁 导 率和介 电常数 。
／ 、 材料 的磁 ｅ， ｅ 为
１ Ｃ Ｍｓ 设 计 原 理 ＡＢ 的
１ １ 电 磁 波 的 吸 波 机 理 ．
导 率 和介 电常 数 ， 一 ｔ ， ｔ ｚ ｚ ￡ 。 一 ￡￡； ￡ 为 材 料 ｏ，ｔ 、， ｚ 吸波 材料 要 实 现 良好 的吸 收 ， 须 满 足 ２个 条 必
热物理 性 能及微 波 吸收剂 电磁参 数 的匹 配最优 化是
制备 吸波材 料 的几 个 重要 的基 础 理论 ， 对 材料 的 也
吸波性 能起 到决 定性 的影 响ｌ １ 。
以 单 层 吸 波 结 构 为 例 ， 明 电 说
了净化 电磁辐 射 ， 改善建 筑 空 间 电磁环 境 ， 除 电磁 消 污染 ， 有必要 对建 筑 物进 行 电 磁 防护 。 目前 ， 用建 采 筑 吸波材料 可有效实 现建筑物 的电磁防护ｌ 。 ＿ ３ ］
能。
间波 阻 抗 相 匹 配 ， 反射 系数 Ｒ一０ 目前 的吸 收 剂 即 ，
难 以满 足该 条件 ； 满足 条 件 ２ 的 方法 则 是 使 材 料 而 ） 具 有 较 大 的电磁 损 耗 。在 实 际 中 ， ２方 面 的 要 求 这 通常 是相 互 矛盾 的 ， 且 还 要 求 吸 波 材 料 吸 波 频 带 并 宽 ， 学 性能 优 良以及易 于施 工等 特 点 ， 力 因而在 设计 时必 须对 吸 波材 料 的厚 度 、 电磁 参 数 与 结 构 进 行 优 化 。一般 选 用多 层 结 构 ， 各 层 材 料 的 阻抗 由 表 面 使
Ｗ ＡＮＧ ｎ ｈ ｉ Ｑｉｇ ｕ ，ＹＡＮＧ ｎ ｆｎ 。 Ｙｏ ｇ ｅ ｇ （ ．９ ３ ５Ｔｒｏ ｓ ｏ ｈ ｎ ｏ ｇＱｉｇ ａ ，Ｑｉｇ ａ ６ ３ ０，Ｃ ｉａ ．９ １ ４Ｔ ｏ ｐ ｛Ｓ ａ ｄ ｎ ｎ ａ，Ｙａｔｉ ６ ０ ７，Ｃ ｉａ １ ２ ０ ｏ ｐ ｆＳ ａ ｄ ｎ ｎ ｄ ｏ ｎ ｄｏ２ ６ ０ ｈｎ ；２ ２ ５ ｒｏ ｓｏ ｈ ｎ ｏ ｇＹａｔｉ ｎａ２ ４０ ｈｎ ）
易 造 成 二次 污 染 ， 而不 能 从 根本 上 削 弱 和消 除 电磁
当 电 磁 波 通 过 阻抗 为 Ｚ ０的 自 图 １ 电磁波材料吸波机理图
由空 间入射 到输 入 阻抗 为 的吸 收材 料界 面 上 时 ，
吸波 材料 的反射 系 数 Ｒ 为 ：
７ ７
波 。选 用吸波剂 填充能实 现更佳 的效果Ｉ ， ｓ 这种 吸波 ］ 剂填 充 的水 泥 称 为 水 泥 基 吸波 建 筑 材 料 （ ｅ ｎ－ Ｃ ｍｅｔ
水泥是运用 较为广泛 的建筑材料 ， 于承 载及维 用
磁 波 与 吸 波 材 料 相 互 作 用 的原 理 ，
如 图 １所 示 。
持形状＿ 。纯水 泥并不 具备 电磁 波 的屏 蔽 吸收作用 ， ４ Ｊ
采用 电磁 屏蔽材 料 填充 可 以有 效抑 制 电磁 波 的辐射
和泄漏 ， 这种材 料 通常 只是 将 电磁 波 反射 回去 ， 但 容
意吸 波剂 与水 泥 、 料 之 间 的 物 理 化 学 反应 以及 吸 集 波材 料 的工作 性 能 及 水 泥浆 强 度 的影 响 ， 时 拓 宽 同 吸波 频段 也是 另 一个 为实 现在 民用 和 军事应 用 的要
匹配 ， 表 面反射 率 增 大 ， 使 吸波 性 能 下 降 ， 吸 波性 其 能 在 ８ １ ～ ２ＧＨｚ 段反 射 率 值 大 部 分 在 一 ７ｄ 频 Ｂ以 下， 已基 本可 以满 足 民用建 筑 吸波材 料 的要求 。
电磁 波 在传 输 过 程 中 ， 到介 质 材 料会 发 生 反 遇
件 ： ）入 射 的电磁 波能 够充 分地 进 人 材料 内部 而 不 １
７ Ｉ ０
《 技术 新工 艺》 新 加工 工艺 与材料 研 究
加 工 工 艺
材 料 研 究
在表 面 发生 反射 ， 即材 料 的匹 配 特 性 ； ）进 人 材 料 ２
内部 的 电磁 波 能迅 速 衰 减 掉 。满 足 条 件 １ 的 方 法 ） 是利 用 特殊 的边 界条 件来 达 到材 料 的输入 阻抗 与 空
设 计 多 层 结 构 型 水 泥 基 吸 波 材 料 能 够 更 好 地 匹 配 空
间 自由阻 抗 ， 入射 电磁 波 尽 可 能 多 地进 人 材 料 内 使 部 ， 尽量 转 化 为 热 能 消 耗 掉 ， 现 更 好 的 吸 波 性 并 实
摘 要 ： 阐述 了水泥 基吸 波建 筑材料 的研 究背景 ， 分析 了吸 波材 料 的吸 波 机 理 以及 水 泥 基 吸 波 建 筑 材料 的设 计原 理 。从掺 入超 细粉 、 纤维填 充及新 型吸 波剂 ３个方 向论 述 了水 泥基 吸 波 建筑材 料 的研 究现 状 ， 出 了水 泥基 吸 波建 筑材料 的研 究方 向 。 提 关 键词 ： 泥基 ； 水 吸波 建 筑材料 ； 波剂 吸 中图分 类号 ： ４ ＴＢ ３ 文 献标 志码 ： Ａ
的水泥基 吸波材料 。
ｌ ２ Ｃ Ｍｓ的 设 计 原 理 ＿ ＡＢ
叶越 华 口 等人 制 备 了 锰 一锌 铁 氧 体 掺 人 的水 泥 基 吸波材 料 ， ２为 铁 氧体 粉 料 掺 人 量 与 反 射 率 图
的关 系 。从 图 ２可 知 ， 当掺 入 量 为 ３ 时 ， 以 达 ５ 可
面， 电磁 环境 已成 为继 陆海 空天 的第 五 维 战场 ， 治 防 电磁 泄密与 干扰 已成为 军事 发 展 的重 要议 题［ 。为 ２ ］
射、 吸收 和透过 ， 波材料 即是 对入 射 的电磁 波实 现 吸
有 效吸 收 ， 电磁 波 能量 转 换 成 其 他形 式 的能 量 消 将
耗 掉 ］ 。吸波 材料 的 电物 理 性 能 、 理 化 学 基 础 、 物
组 分 对 水 泥 水 化 过 程 、 学 性 能 的 影 响 。并 且 应 注 力
到 最佳 的 吸波效ຫໍສະໝຸດ ， 掺人 量越 大 ， 氧 体水 泥基 复 且 铁
合 材料 的介 电损 耗 、 损 耗 和复 合 材 料 对 电磁 波 的 磁 干 涉作用 越 强 ， 反射 率 降低 ， 使 吸波性 能 提高 。而掺 杂 量再增 大 ， 复合 材 料 的波 阻抗 与 自由空 间 阻抗 不
Ａｂ ｔａ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｂ ｃ ｇ ｏ ｎ ｆｔ ｅｃ ｍｅ ｔｂ ｓ ｄ ａ ｓ ｒ ｉ ｇ ｂ ｉ ｉｇ ｍａ ｅ ｉ ｌ ｗａ ｘ ｏ ｎ ｅ ．Ｔｈ ｃ ａ ｉｍｓ ｏ — ｓ ｒ ｃ ： ｓ ａ ｃ ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ｏ ｈ ｅ ｎ － ａ ｅ ｂ ｏ ｂ ｎ ｕ ｌ ｎ ｔ ｒ ｓ ｄ ａ ｓｅ ｐ ｕ ｄ ｄ ｅｍｅ ｈ ｎｓ ｆｅ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｖ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｍａ ｅ ｉｌ ｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆＣＡＢＭ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ． Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｆＣＡＢ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｗａ ｅ ａ ｓ ｒ ｔ ｔ ｒ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｒ ｉｌ ｓ ｏ ｅ ｏ ａ ｎ ｗｅ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓｏ Ｍ ｗａ ｕ ｓ ｓ ｍｍａ ｉｅ ｒ ｍ ｈ ｌ ｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｖ ｂ ｏ ｐ ｉｎ ｍａ ｅ ｉ ｌ ，ａ ｄ ｆｎ ｌ ｈ ｅ ｅ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｄ ｗａ ｏｎ ｅ ｕ ． ｒｚ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｗａ ｅ ａ ｓ ｒ ｔ ｔ ｒ ｓ ｎ ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｒ ｎ ｓｐ ｉ ｔ ｄ ｏ ｔ ｃ ｏ ａ ｙ Ｋｅ ｒ ｓ Ｃｅ ｎ — ａ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｍｅ ｔｂ ｓ ｄ，Ａｂ ｏ ｂ ｎ ｕ ｌ ｉ ｇ ｍａ ｅ ｉｌ ，Ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｗａ ｅ ａ ｓ ｒ ｔ ｎ ｍａ ｅ ｉｌ ｓ ｒ ｉｇ ｂ ｉ ｎ ｔ ｒａ ｓ ｌ ｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｖ ｂ ｏ ｐ ｉ ｔ ｒ ｓ ｄ ｃ ｏ ａ
求 。通 常水 泥基 吸波 建筑 材料 的吸波 性能 主要 由反
射 率 Ｒ表 示 ， 一般 应 用于 民用建 筑物 的水 泥 基 吸 波 建 筑 材料 对 电磁 波 的反射 率 应 在 一 ５ｄ Ｂ以上 ， 而对
至底 层逐 次 降低 ， 样 既 可 以实 现 材 料 的输 入 阻抗 这
与空 间波 阻抗 相 匹配 ， 引导 电磁波 进 入材料 内部 ， 又 可通 过 调 节 材 料 的 电 磁 参 数 实 现 对 电 磁 波 的 吸
收 ３ ”。
的研究 较多 。铁 氧体 吸波 剂是 一种传 统 的磁介 质 损 耗 吸波材 料 ， 已广 泛 应用 于武 器 装 备 的 隐身 中 。将 铁 氧体加 入 水泥 中， 以制备 出具 备 一 定 吸 波 性 能 可
水 泥基 吸波 材料 是一 种赋 予水 泥 吸波 性能 的结
构材料 ， 吸波 组 分 种类 、 状 、 寸 、 量及 其 分 布 ， 形 尺 含
是 其 吸波 性 能 的重要 影 响因 素 。除考 虑 吸波组 分 的 工 作 环境 对其 氧 化 、 蚀 等 问题外 ， 须要 考虑 吸 波 腐 必