电磁波吸收材料

电磁波吸收材料(Electromagnetic   wave   absorbs   material)，亦称“微波吸收材料”，是指能吸收、一种衰减入射电磁波并将其电磁能量转化为热能以消散或使电磁波因干扰而消失的材料。吸收材料由吸收剂制成、基体材料、胶粘剂、辅助材料等其中吸收剂在吸收和衰减电池波能量方面起主要作用。

当电磁波吸收材料的吸收能量等于入射电磁波能量时，表明它可以吸收所有的电磁波，但由于其有限的物理和化学性质以及对电磁波吸收频率的选择性，很难吸收所有的入射电磁波能量。影响电磁波吸收材料吸收电磁波的因素是材料的物理特性、吸收带宽和阻抗匹配，如物理特性中的电阻率、介电常数、磁导率、介质损耗因子，其中介电常数和磁导率是评价吸波材料性能的主要指标；吸收带宽决定了吸波材料处于一定的频率范围内，而阻抗匹配是为了使吸波材料不反射电磁波，从而更好地吸收电磁波。

电磁波吸收材料种类繁多，根据不同的标准产品性能和用途，如成型工艺和材料的承载能力，有多种分类方法、吸波原理、材料损耗机理、研究时期和电磁波吸收体按研究时期可分为传统吸波材料和新型吸波材料。

电磁波吸收材料可用于军事和民用领域。例如，在军事上，它可以用于反雷达涂层、反雷达伪装和反雷达烟雾，在民用领域，可用于电气柜中的材料，减少电磁波污染，可用于太阳能材料、建筑材料。

电磁波吸收材料的主要成分是吸收剂、粘合剂和各种添加剂。

吸收剂：提供电磁波吸收材料所需的电性能及其数量、性能和匹配在电磁波吸收材料中起着关键作用，它决定了涂层的电磁波吸收性能。常见的电磁波吸收材料主要包括微米级、超微磁性金属及合金粉末吸附剂、铁氧体吸收剂和导电聚合物吸收剂，以及法国开发的纳米粉末填充材料等新型吸收剂、中国研制的纳米针状磁性金属粉末和多层纳米膜复合吸附剂。

胶粘剂：粘合剂是吸收涂层的基材和成膜物质，它决定了吸收剂的添加量、吸收性能的强弱、涂层性能的好坏。

助剂：助剂起辅助作用，用量少，但必不可少它决定了涂层的质量并影响吸收剂的添加量。

电磁波吸收材料种类繁多，根据不同的标准产品性能和用途，如成型工艺和材料的承载能力，有多种分类方法、吸波原理、材料损耗机理、研究时期和电磁波吸收体等。

材料成型技术和承载能力：根据材料的成型工艺和承载能力，电磁波吸收材料可分为涂层吸波材料和结构吸波材料两类

涂覆型：涂层型吸波材料是一种具有电磁波吸收功能的涂层，由吸收剂和溶剂混合而成(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂混合后，将其涂覆在目标表面上形成吸波涂层。它工艺简单、使用方便、易于调整，常用于隐形武器。

结构型：结构吸波材料通常将吸收剂分散在层状结构材料中或采用高强度、具有良好透波性的聚合物复合材料(如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等)为面板，峰窝状、波纹体或棱锥体是夹层复合结构，因此具有承浪和消浪的双重功能，既能减轻结构质量，又能提高有效载荷。

吸波原理：电磁波吸收材料根据吸波原理可分为吸收型和干涉型。

吸收型：吸波材料本身可以吸收雷达波，基本类型是复磁导率和复介电常数基本相等的吸波体、阻抗渐变“宽频”用于衰减表面电流的吸收体和薄层吸收体。吸波材料可分为电损耗型和磁损耗型前者通过材料的介电损耗衰减电磁波材料、后者通过磁损耗衰减电磁波能量。

干涉型：干涉型吸收材料利用吸收层表面和底部两排反射波的等幅性、具有相反相位的干扰消除，例如1/4波长“谐振”吸收体，这种材料的缺点是吸收带窄。

材料损耗机理：电磁波吸收材料根据材料的损耗可以分为电阻型、电介质型、磁性电介质和放射性同位素类型。

电阻型：阻性吸波材料是一种通过电阻衰减电磁波能量的吸波材料。它的频率范围较宽，但其厚度与电磁波的波长有很大关系，因此适用于一些固定设备或微波暗室。它电导率高，载流子引起的宏观电流大，电磁能量容易转化为热能，电磁能量主要衰减在材料的电阻上，如碳化硅、石墨等。

电介质型：介电吸波材料通过介电损耗衰减电磁波，其电导率低，几乎没有自由电子其机理是电介质极化弛豫损耗，如钛酸钡。主要参数是材料的介电常数，但由于材料的介电损耗与频率密切相关，其工作频率范围较窄且成本较高，因此在工程中应用不广泛。

磁介质型：由材料的磁损耗(包括磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗、畴壁位移损耗和共振损耗)为了衰减电磁波能量，损耗机制主要归因于铁磁共振吸收、如铁氧体、羟基铁等。主要参数是材料的磁导率，其成本低吸收效率高，是应用最广泛的吸波材料。

放射型同位素型：当电磁波的频率低于或等于等离子体中电子的朗缪尔频率时，电磁波将被全反射。大气中等离子体的电子密度在边缘处较小，电磁波可以穿透。但进入等离子体后，频率大于的电磁波在等离子体中传播时会被迅速吸收。这种特性具有宽频带的优点，如同位素钋(Po)210和锔(Cm)飞机表面涂覆的242在飞行过程中会发出强烈的射线，高能粒子流使空气电离形成等离子体，在1~20GHz的频率范围内可使电磁波衰减17dB；由于等离子体密度随厚度呈指数衰减，因此可以很好地与空间匹配是导弹吸波材料的发展方向，也适用于高空飞行器。

根据研究周期，电磁波吸收材料可分为传统吸波材料和新型吸波材料。

传统吸波材料：铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等属于传统的吸波材料，它们通常具有较窄的吸收带、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，性能较好。

电磁波吸收材料

新型吸波材料：新型吸收材料包括纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶铁纤维和电路模拟吸波材料具有与传统吸波材料不同的吸波机理。其中，纳米材料和多晶铁纤维是性能最好的新型吸波材料。

电磁波吸收剂：铁氧体系列吸波材料：它是一种由铁氧体吸收剂支撑的吸波材料，由于铁氧体材料的共振吸收和磁导率的色散效应而具有很强的吸收性、频率带宽的优势广泛应用于各种隐身技术领域和民用电子产品。

微粉吸波材料：微粉吸波材料(具体涉及一种纳米吸波材料)它由微粉和粘合剂通过一定的工艺制成。在电磁波的反射下、吸收高。在超细粉末材料的颗粒中，表面原子占整个颗粒原子的很大比例，因为表面原子悬挂键、空键多了，它的活跃度大大增加。当电磁波撞击这种粒子分子、电子运动加剧，电磁能转化为热能的效率高，电磁损耗大。

多晶铁磁金属纤维吸收材料：它具有独特的形状特征和复合损失机制(磁损耗和介电损耗)，具有重量轻、频带宽，斜入射性能好，光纤长度可调、直径和排列调整吸收的电磁参数。

希科夫盐基视黄醇吸收材料：希科夫盐基视黄醇像石墨一样呈黑色，其吸收功能优于其他材料，但其重量仅为铁球吸收材料的1/10。这种材料的吸波带宽从长波到8毫米波长都有效，并且通过离子位移将所有电磁波能量转化为热能，材料本身的温升并不明显。

介电陶瓷吸收材料：PZT（锆钛酸铅）等介电材料也有很好的吸收效果，但吸收带宽较小。

导电聚合物吸收材料：与其他吸波材料相比，这种材料具有密度低的特点，密度仅为铁氧体的1/5通过掺杂调节电导率可以控制吸波性能。

手性吸波材料：与普通材料相比，手征吸收材料具有手征参数，在其中传播的电磁波只能是左旋或右旋圆极化波它的优点是可以通过调节手征参数来调节阻抗匹配，而且比调节容易得多；此外，它具有较低的频率灵敏度，易于实现宽带吸收。

武器

电磁吸波材料可用于制造军用高性能毫米波隐身材料、可见光-红外隐身材料和结构隐身材料可以使坦克成为目标、船只和飞机躲避雷达、红外探测器的侦察等。如用作飞行器、船只和其他武器装备上的反雷达涂层，以减少其有效反射面积。这种防雷达涂层要求电磁波吸收性能好，涂层方便，质地轻，符合空气动力学、热性能、稳定性能良好；用于地面目标(舰船、火炮、坦克、战士等)用于反雷达伪装的反雷达伪装布、伪装网等要求良好的电磁波吸收性能和耐久性、轻便、便于大量生产；用于反雷达烟雾；电子干扰设备的收发天线隔离、改善天线的方向性和旁瓣抑制。

微波暗室

电磁吸波材料也可用于微波暗室进行微波测试和科学研究，其主要要求是高吸波性能和宽频带应用。例如在电波暗室中，主要用于模拟开放场，同时用于辐射无线电骚扰的封闭屏蔽和辐射灵敏度测量在电磁暗室中，电磁波吸收材料的应用需要满足频段、承受率、极化的相关要求。电波暗室按用途可分为天线测量和测试电波暗室。

建筑材料

为了减少特定频率的辐射源和电磁波分布特性对建筑物的污染，将电磁波吸收材料应用于石膏、在砂浆等建筑材料中，可以将其制成吸波石膏，以减少建筑物中的电磁辐射量、轻质隔热吸波砂浆。其中具有吸收功能的石膏板吸收带宽高达14.2GHz，良好的机械性能；轻质隔热吸波砂浆的频段可覆盖30MHz~80GHz。这些吸收性建筑材料可以应用于无线电发射塔、高压电线、变压器、手机信号站等高电磁辐射民用建筑室内电磁辐射污染防护。

电器

当电器需要经常调整时，在被测对象周围的近区或远区应用电磁波吸收材料，可以有效降低电磁波对周围环境的影响，吸收材料也要满足频段、承受的等要求。它还可以合理地应用于机箱中的材料，这可以减少电子电路元件和组件附近的辐射污染此外，它还可以用来制造具有最佳吸收效果的太阳能吸收材料。用作红外探测器和传感器中的涂层，不仅吸收红外线的能力强，而且吸收率与热容量之比大。