電磁吸波材料的吸波原理
發(fā)布日期： 2021-01-14 瀏覽人數(shù)：
電磁吸波材料(Material)的吸波原理
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吸波材料(Material)利用高導(dǎo)磁高損失之金屬，在超微分子結(jié)晶為多種軟磁性合金，疊以層層帶狀薄膜，寬頻段高效能吸收由電子元件，模組，表面電流所產(chǎn)生之微波雜訊，為各項(xiàng)電子設(shè)備(shèbèi)提供絕佳的ＥＭＣ解決方案．此種吸波材料可以做到超薄型主要應(yīng)用領(lǐng)域：手機(jī)、電子儀器設(shè)備、高頻（Induction Heating）設(shè)備、微波有源器件、屏蔽箱、雷達(dá)及微波通信系統(tǒng)的雜波抑制、抗電磁干擾等技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)不同的應(yīng)用頻段，可調(diào)整功能材料的濃厚和配方，制成不同厚度及功效的電磁波吸收膠。
主要原理有二：
1. 吸波材料(Material)內(nèi)填充的導(dǎo)電顆粒當(dāng)填充一定體積份數(shù)時(shí)，相互接觸，形成電子連續(xù)（Continuity)狀態(tài)，當(dāng)外界電磁場(chǎng)到導(dǎo)電橡膠(Rubber)外部時(shí)，強(qiáng)烈的電磁波打到導(dǎo)電顆粒自由電子上，自由電子自由運(yùn)動(dòng)，自由電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中形成與外界電磁場(chǎng)相反的電磁場(chǎng)，內(nèi)外電磁場(chǎng)相互抵消，達(dá)到削弱電磁干擾波的作用；
2.吸波材料另外一個(gè)原理是能量轉(zhuǎn)化，能量守恒定律，電磁波打到自由電子上，自由電子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于導(dǎo)電顆粒是有一定電阻(resistance)，產(chǎn)生熱量(Heat)，即電磁干擾波——自由電子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能——熱能，以削弱電磁干擾波。
通過(guò)各向異性化提高磁性吸波材料性能
吸波材料是提高武器系統(tǒng)(system)生存能力和突防能力的有效手段，由此成為當(dāng)今世界各國(guó)重點(diǎn)(zhòng diǎn)研究的高新技術(shù)之一。理論和實(shí)驗(yàn)均證實(shí)材料各向異性化后其電磁性能改善，吸波性能提高; 同時(shí)，通過(guò)(tōng guò)改變形貌尺寸還可對(duì)其電磁參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，更有利于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配; 此外，材料的片狀化、纖維化也更有利于吸波材料的輕型化，因此，具有各向異性的吸波材料研究對(duì)新一代薄、輕、寬、強(qiáng)隱身材料的研發(fā)具有重要意義。
對(duì)于傳統(tǒng)的球形磁性吸波材料，提高起始磁導(dǎo)率時(shí)，自然共振頻率就下降，反之，自然共振頻率上升，起始磁導(dǎo)率就下降，很難同時(shí)提高材料的磁導(dǎo)率和共振頻率。想要進(jìn)一步提高磁性材料在高頻的磁性能，必須突破這一限制，而各向異性化是一個(gè)有效途徑。研究表明，具有各向異性的薄膜、纖維、片狀磁性材料可實(shí)現(xiàn)同時(shí)提高磁導(dǎo)率和共振頻率，具有優(yōu)異的高頻磁性能，應(yīng)用在吸波材料領(lǐng)域可有更強(qiáng)更寬頻的雷達(dá)損耗效果。
一、磁性纖維吸波材料
磁性纖維吸波材料的強(qiáng)形狀各向異性使其在微波頻段具有較大的磁導(dǎo)率和磁損耗，研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)徑比為 50 的鐵氧體（Ferrite material）纖維與相同含量的非纖維磁性材料相比，磁導(dǎo)率增加 50 倍。同時(shí)，磁性纖維吸收劑在高頻下還具有較大的渦輪損耗、歐姆（Ω)損耗以及輻射損耗等，是一種強(qiáng)電磁波吸收材料。此外，該類吸收劑還具有質(zhì)量輕、面密度小、頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)纖維的長(zhǎng)度、直、排列方式等調(diào)節(jié)材料的電磁參數(shù)，取向排列所形成的吸波涂層可在很寬頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)高吸收，質(zhì)量比傳統(tǒng)金屬微粉吸波材料減輕 40% ～60%，在輕質(zhì)、高效隱身材料的研制領(lǐng)域有良好應(yīng)用前景。常見(jiàn)的磁性纖維吸波材料包括鐵纖維、鎳?yán)w維、鈷纖維及其合金纖維。歐洲利用多晶鐵纖維吸波材料已成功研制出雷達(dá)隱身涂層，實(shí)現(xiàn)了寬頻吸收，其最大吸收可達(dá) 34 dB。纖維類復(fù)合材料是目前研究的熱點(diǎn)之一，例如，一種 Fe-Co 合金包覆碳纖維的磁性材料，在 2～18 GHz 頻段的反射損耗可達(dá) －48.2 dB。
二、 磁性薄膜吸波材料
隨著物理氣相沉積及化學(xué)氣相沉積技術(shù)的發(fā)展，磁性薄膜吸收材料的電磁性能也不斷提高。雙扣充電頭是我堅(jiān)持做的產(chǎn)品,主要原因是同時(shí)用兩個(gè)設(shè)備的人越來(lái)越多,充電也很麻煩,所以,我希望一個(gè)充電器可以同時(shí)給兩個(gè)設(shè)別充電。以 F
E、Co 基為主體的磁性合金(alloy)薄膜及多層膜在微波頻率下具有很高的磁導(dǎo)率和磁損耗，可實(shí)現(xiàn)微波的寬頻帶吸收。據(jù)報(bào)道，利用熱氧(Oxygen)化（oxidation)方法制備 CuO/Co / 碳纖維多層膜復(fù)合材料(Material)，最強(qiáng)反射損耗可以提高到－42.7dB，是一種理想的輕質(zhì)、強(qiáng)吸收、寬頻段微波吸收材料。
三、 片狀磁性吸波材料
對(duì)薄片狀鐵磁材料的研究表明，扁平率為 10～10000 時(shí)，其微波磁導(dǎo)率可以提高 10～100 倍。5G吸波材料在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮電磁波遭遇吸波材料表面時(shí)，盡可能完全穿過(guò)表面，減少反射；在電磁波進(jìn)入到吸波材料內(nèi)部時(shí)，要使電磁波的能量盡量損耗掉。這是由于合金粉末的扁平率增大和粒徑減小引起顆粒的表面積增加，一方面粉末的空間電荷的極化以及相鄰粒子間的磁矩交換耦合（Coupling）作用增強(qiáng)，另一方面粉末的渦流損耗減小，從而增大了復(fù)合組分的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率。
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