(4)传统吸波材料与新型吸波材料
①铁氧体吸波材料铁氧体吸波材料作为一种传统吸波材料,其理论研究和实际的应用都较为成熟。铁氧体的电阻率较大,而且还有较高的介电性能。铁氧体在高频时具有较高的磁导率,因此成为一种优良的吸波材料。宫剑等[5]用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法合成了W型铁氧体BaZn0.6Co1.4Fe16O27。其吸波性能在8~11GHz频段内吸波性能较好,最小反射损耗为–48dB。但是,单一相的铁氧体吸波材料的吸波能力有限,因此常与其他材料混合制成复合材料,或者将铁氧体制备成纳米尺寸如纳米颗粒、纳米纤维等以提高其微波吸收性能。
②纳米吸波材料
纳米吸波材料[6]是指材料的组分特征尺寸在1~100nm之间的材料。材料至少有一个或两个维度上达到纳米尺寸,一般有纳米微粒(零维),纳米纤维(一维)等。由于尺寸以及结构原因,纳米吸波材料具有小尺寸效应、界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米材料的这些效应使其在微波吸收领域上具有吸收强,频带宽等优秀性能,可以很好地满足吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求,是一种具有广阔发展前景的新型吸波材料。
③手性材料
手性(chirality=handedness)最先起源于希腊词语Xειρ,是用于形容左手和右手的差异。所谓手性材料是指经过旋转和平移都不能物体与其镜像完全重合,那么这个物体就是重合的。许多物体都具有手性,比如手套,螺线圈等。手性材料具有优越吸波性能的根本原因,是因为手性材料的电磁场交叉极化特性。手性材料交叉极化特性可以使其在电场和磁场中都能进行电极化和磁极化。也就是说,电场不仅可以引起手性材料的电极化,也能引起材料的磁极化;磁场不仅可以引起手性材料的磁极化,也能引起材料的电极化[7]。手性材料这一特性大大提高了材料对电磁波的吸收损耗效率,也就让手性材料具有独特而优越的吸波特性。
④导电高聚物
导电高聚物吸波材料属于结构型吸波材料[8]。导电高聚物质量轻、柔韧性强,可以制备大面积薄膜。导电高聚物吸波原理是电损耗。导电高聚物电导率很高,可以迅速将电磁波的电磁能转换为热能。通常,一种导电高聚物只对某一频段的电磁波具有较好的吸收效果。而现在对导电高聚物研究的热点是对其进行离子掺杂,这一方法可以让其吸波性能得到几个数量级的提高。
⑤多晶铁纤维
多晶铁纤维吸波材料包括铁、镍、钴及其合金纤维。它的吸波机理是涡流损耗和磁滞损耗。多晶铁纤维具有独特的形状各向异性,可在很宽的频带内实现高吸收,而且它是一种轻质的吸波材料。刘爱祥等[9]用化学方法合成前驱体α-FeOOH纤维,经硅包覆、脱水、还原、修饰和钝化得到多晶铁纤维,在8.5~14.6GHz的频率范围内损耗小于–10dB。
1.3铁氧体
1.3.1铁氧体的定义
铁氧体[10]是由Fe2O3与其它一种或多种金属氧化物化合而成的,是一种复合氧化物。铁氧体是最早被发现并使用的吸波材料之一。中国早在公元前4世纪就发现了存在于自然界中的天然铁磁矿Fe3O4(FeO·Fe2O3),指南针就是利用这种铁氧体制成的。铁氧体类吸波材料成为目前发展较成熟的吸波材料之一。铁氧体既有亚铁磁性,又有介电性能。铁氧体的电阻率比金属或合金的要大很多,具有较强的介电性能。同时,铁氧体在高频时的磁导率较大,具备磁性能。因此铁氧体吸波材料既有介电损耗,也有磁损耗,这种特性使电磁波具有良好的吸波性能。目前研究的热点是对铁氧体进行离子的替换和掺杂,可以极大地改善铁氧体的吸波性能,是具有巨大发展潜力的传统吸波材料之一。