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1、手性吸波材料研究進(jìn)展，摘要手性吸波材料是近年來發(fā)展起來具有良好吸波性能的隱身材料，它具有手性參數(shù)可調(diào)、吸波頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)。通過對材料手性參的調(diào)整，可以達(dá)到預(yù)期吸波效果，使吸波材料的制作更具有針對性。本文對手性吸波材料的吸波機(jī)理進(jìn)行了闡述，綜述了三種常見的手性吸波材料一一金屬手性微體、螺旋炭纖維和手性導(dǎo)電聚合物的研究進(jìn)展，并對其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞手性吸波材料；手性參數(shù)；螺旋結(jié)構(gòu)；吸波性能；綜述分類號(hào)：TN972.44；TQ050.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A手性隱身材料是在20世紀(jì)80年代才開始研究的一種新型吸波材料，是-?種具有螺旋構(gòu)造的各向同性電磁材料，
2、其特點(diǎn)是在電磁場的作用下會(huì)產(chǎn)生電場磁場的交叉極化山，而具有更好的吸波性能。與普通吸波材料相比，有兩個(gè)優(yōu)勢：一調(diào)整手性參數(shù)比調(diào)整介電參數(shù)和磁導(dǎo)率容易，可以在較寬的頻帶上滿足無反射要求；二是手性材料的頻率敏感性比介電常數(shù)和磁導(dǎo)率小，容易實(shí)現(xiàn)寬頻吸收⑵。因此手性材料在擴(kuò)展吸波頻帶和低頻吸波方面有很大的潛能。1989年laggard等⑶從理論上證明在一定條件下可以將手性介質(zhì)制備成無發(fā)射吸波材料，引起了廣泛的興趣，近年來世界各國都有開展此項(xiàng)研究的課題。1994年VaradanV等⑷在無線電科學(xué)發(fā)表文章稱：他們測定了手性復(fù)合材料在8-40GHz頻段范閘內(nèi)的手性參
3、數(shù)和電磁參數(shù)，迄今為止手性吸波材料經(jīng)過大量的研究，已經(jīng)取得了一些重耍的成果。1手性吸波材料的吸波機(jī)理乎性材料的吸波機(jī)理有兩種說法：一種是手性物質(zhì)通過其旋光色散性吸收電磁波能量，當(dāng)電磁波通過手性材料時(shí)，電磁波的偏振將沿傳播方向旋轉(zhuǎn)，具橢圓偏振率將隨著傳播的距離而不斷變化：趙東林等⑸通過對線圈狀和麻花狀2種典型螺旋手征炭纖維以及直線碳納米管在8.2-12.4GHz的微波介電特性研究，發(fā)現(xiàn)螺旋炭纖維與微波作用時(shí)的手性特征是導(dǎo)致其介電損耗角正切增大、吸波增強(qiáng)的主耍原因；另一種說法是在于它獨(dú)特的螺旋兒何結(jié)構(gòu)，對于手性材料來說，其物質(zhì)方程為D=￡E+igB、H=
4、+i^E,其中E、D為電場強(qiáng)度和電感應(yīng)強(qiáng)度,”基金項(xiàng)目：國家白然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20961007,21264011)；江西省青年科學(xué)家資助項(xiàng)目(2008DQ00620)；航空基金資助項(xiàng)目(2010ZF56023)H、B為磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，￡和卩為介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，g為手性參數(shù)⑹。對手性材料來說⑺，入射電磁波的電場不但能引起電極化，還能引起磁極化；同樣磁場也能同時(shí)引起磁極化和電極化，這種電磁場的交叉極化是手性吸波材料的根木特點(diǎn)。螺旋結(jié)構(gòu)引起電磁波交叉極化而產(chǎn)生電與磁的耦合，因而螺旋聚合物具有更好的吸收性能⑹。對丁厚度為d的手性吸波材料，Z=%ta
5、nh(iKd),r/c=〃/+譏，K心土觀“+如+〃習(xí)⑹，即手性材料的吸波性能由￡、卩、g這三個(gè)參數(shù)決定。手性吸波材料在某一電磁波頻段，都存在一個(gè)吸波性能最好的g值。葛副鼎的研究⑻表明手性參數(shù)g的大小和手性微體的含量有關(guān)，含量越高，手性參數(shù)越大；對于一般的手性微體，手性參數(shù)最大時(shí)其螺距和半徑比為0.23；對單層手性材料,在一定的范圍內(nèi)調(diào)整手性參數(shù)g的實(shí)部可以提高材料的吸波性能，調(diào)整E的虛部，可以調(diào)整其T作頻率；而對雙層材料來講，手性參數(shù)E的實(shí)部會(huì)同時(shí)影材料的吸波性能和工作頻率，€虛部的改變對吸波性能和工作頻率均未有影響。針對不同物質(zhì)、不同涂層的手性吸
6、波材料，通過調(diào)整具手性參數(shù)可以獲得吸波性能更加優(yōu)良、更具針對性的的隱身材料。2手性吸波材料研究現(xiàn)狀現(xiàn)在研究得最多的手性微體主耍有金屬手性微體、微螺旋炭纖維以及手性導(dǎo)電聚合物。2.1金屬手性微體金屬手性微體具有耐磨性、高彈性、良好的導(dǎo)電性和燒結(jié)性等優(yōu)點(diǎn)，取材、制作工藝相對簡單，也是較早研究的一種手性吸波材料。金屬手性微體大多作為摻雜體摻入環(huán)氧樹脂或石蠟等基底中。早在50年代Tmoco［91等就將金屬銅絲繞成三匝螺旋圈使其具有了手性，從而發(fā)現(xiàn)了制作手性吸波材料最為簡單的方法。1979年，Jaggard［⑹將隨機(jī)取向的導(dǎo)體螺旋絲埋入普通電介質(zhì)中，并給出了其
7、有效的電磁參數(shù)。1994年，Alfred和Karl〔⑴利用一種散射模型研究分析了螺旋體濃度、尺寸對手性材料性質(zhì)的影響。SunG.C.g證實(shí)將銅螺線圈加入FesCU■聚苯胺復(fù)合體中，復(fù)合體的最佳衰減從?17.8dB提高到-25dBo章平［⑶選用細(xì)銅絲燒制出不同螺距、螺徑、線徑的銅螺旋體，對其吸波性能進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明在頻率8.5-11.5GHz區(qū)間，螺旋體濃度對手性材料的手性參數(shù)和電磁參數(shù)都有明顯的影響，濃度在1.6-3.2%時(shí)手性樣品的吸波性能最佳。采用電導(dǎo)率不同的聚苯胺作為基底時(shí)，當(dāng)頻率大于10GHz時(shí)，手性參量§隨基底電導(dǎo)率的增加而增大。表明
8、隨著電導(dǎo)率的增高，加速了手性材料內(nèi)部的電損耗，從而加大了電磁波的衰減，因此可以通過適當(dāng)改變基底的電導(dǎo)率來調(diào)節(jié)
