近年来,随着科学技术的进步,纳米材料、手性材料、导电高分子材料、高温陶瓷材料等新型吸波材料发展迅速,而传统吸波材料则通过技术改进,向轻量化方向发展,以提高材料的适应性。下面介绍几种常见的吸波材料。78027
(1)铁氧体吸波材料
铁氧体吸波材料广泛应用于雷达吸波材料的吸收剂,是目前研究比较成熟的
吸波材料,一直以来都受到广泛重视。铁氧体由于既具有亚铁磁性又具有介电性能,因此它对入射电磁波既能产生磁滞损耗又能产生介电损耗。按微观结构,铁氧体分为尖晶石型、石榴石型及磁铅石型三种,这三种结构的铁氧体材料均有一定的吸波性能。铁氧体的主要优点是具有较大的介电常数和较好的磁性能。缺点是饱和磁化强度Ms很低,具有较大的密度和较差的温度稳定性。尖晶石型Fe3O4是最简单的铁氧体材料,纳米Fe3O4颗粒具有特殊的电学性质、磁学性质以及在量子尺寸效应和表面效应使它在吸波领域具有很好的发展潜力。但是纳米Fe3O4颗粒由于尺寸太小且自身具有磁性,因而很容易被氧化及发生团聚现象,Li首先通过共沉淀法制备出具有核壳结构的Ni-B/Fe3O4复合粉体,Ni-B壳层的厚度大约为10~20nm,样品对电磁波的最大吸收从-18dB提高到-28。3dB,反射损耗小于-10dB的吸收带宽从3。2GHz拓宽到4。6GHz。颜爱国等通过制备出了一系列粒径在10-200nm范围内的尺寸均一的Fe3O4纳米晶,经过研究发现粒径大小对Fe3O4纳米晶的磁性能和吸波性能均有很大影响:在10-80nm范围内随着粒径的增大,Fe3O4的矫顽力Hc和饱和磁化强度Ms均逐渐增大,Ms在80nm时达到最大值83。5A·m2/kg;粒径大小对最大吸收峰的位置也有较大的影响,粒径为20nm和60nm时Fe3O4对电磁波的最大吸收分别达到了-32dB和-26dB,且当粒径小于100nm时样品的吸波效果较好。Zhou以石墨和FeCl3·6H2O为原料采用水热法制备出石墨烯/Fe3O4的复合粉体,并通过改变Fe3+的初始浓度从而达到调控Fe3O4的颗粒尺寸和在石墨烯片上的分散密度的目的,经测试得知石墨烯/ Fe3O4的饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc分别为45。5emu·g-1和52Oe,并且与外加磁场作用时表现出很强的磁性。论文网
(2)磁性金属微粉
磁性金属微粉是一类使用广泛的吸波性能很好的电磁波吸收剂,它具有高的饱和磁化强度、磁导率和居里温度以及在一定的温度稳定性。常见的磁性金属微粉可以分为两类,一类是铁、钴、镍及其合金金属微粉,其粒度范围大约在20nm~1。5μm之间,它们在2~18GHz的微波频率范围内主要以弛豫损耗和涡流损耗两种机制吸收衰减电磁波;另一类是粒度分布在0。5~20μm之间的羰基金属微粉,其中使用最多的是羰基铁粉。羰基铁粉的居里温度可以达到770℃,且具有相对较高的复磁导率,对微波频率范围内的电磁波具有较强的磁损耗作用,因此它具有温度稳定性好、匹配厚度小等特点,在吸波领域应用比较广泛[20,21]。但是羰基铁粉与空气的阻抗匹配性不好,吸收带宽也比较窄,密度较大,在一定程度上限制了它的应用。
毛卫民将羰基铁粉与导电聚苯胺以8:2的比例复合,并将复合粉体以一定比例分散于聚脲粘合剂中,制备的吸波涂层在2~18GHz范围最大吸收可达-10dB,在羰基铁粉中加入导电聚苯胺可以有效降低复合吸波材料的面密度。Wang分别以羰基铁和炭黑为匹配层和吸收层制备的双层天然橡胶吸波材料,在2~18GHz频率范围内吸收峰的位置和最大值随着羰基铁粉和炭黑加入量的变化而变化:在厚度为4mm,羰基铁含量为50%时,当炭黑的加入量分别为40%、50%和60%时,吸波涂层对电磁波的反射损耗小于-8dB的带宽分别达到了5。5GHz、5。8GHz和6。5GHz,而当匹配层中羰基铁含量为70%时,小于-4dB的吸收带宽超过10GHz。