吸波材料現(xiàn)狀和應(yīng)用——整理超經(jīng)典

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1、吸波材料的發(fā)展現(xiàn)狀一.1.目前吸波材料分類較多，現(xiàn)大致分成下面4種：1．1按材料成型工藝和承載能力可分為涂覆型吸波材料和結(jié)構(gòu)型吸波材料。1.2按吸波原理吸波材料又可分為吸收型和干涉型兩類。吸收型吸波材料本身對(duì)雷達(dá)波進(jìn)行吸收損耗，基本類型有復(fù)磁導(dǎo)率與復(fù)介電常數(shù)基本相等的吸收體、阻抗?jié)u變“寬頻”吸收體和衰減表面電流的薄層吸收體；干涉型則是利用吸波層表面和底層兩列反射波的振幅相等相位相反進(jìn)行干涉相消。1.3按材料的損耗機(jī)理吸波材料可分為電阻型、電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型3大類。碳化硅、石墨等屬于電阻型吸波材料，電磁能主要衰減在材料電阻上；鈦酸鋇之類屬于電介質(zhì)型吸波材料，其機(jī)理為介質(zhì)

2、極化馳豫損耗；磁介質(zhì)型吸波材料的損耗機(jī)理主要?dú)w結(jié)為鐵磁共振吸收，如鐵氧體、羥基鐵等。1.4按研究時(shí)期可分為傳統(tǒng)吸波材料和新型吸波材料。鐵氧體、鈦酸鋇、金屬微粉、石墨、碳化硅、導(dǎo)電纖維等屬于傳統(tǒng)吸波材料，它們通常都具有吸收頻帶窄、密度大等缺點(diǎn)。其中鐵氧體吸波材料和金屬微粉吸波材料研究較多，性能也較好。新型吸波材料包括納米材料、手性材料、導(dǎo)電高聚物、多晶鐵纖維及電路模擬吸波材料等，它們具有不同于傳統(tǒng)吸波材料的吸波機(jī)理。其中納米材料和多晶鐵纖維是眾多新型吸波材料中性能最好的2種。2.無(wú)機(jī)吸波劑2.1鐵系吸波劑2.1.1金屬鐵微粉金屬鐵微粉吸波劑主要是通過(guò)磁滯損耗、渦流損耗等

3、吸收衰減電磁波，主要包括金屬鐵粉、鐵合金粉、羰基鐵粉等。金屬鐵微粉吸收劑具有較高的微波磁導(dǎo)率，溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是其抗氧化、抗酸堿能力差，介電常數(shù)大，頻譜特性差，低頻吸收性能較差，而且密度大。2.1.2多晶鐵纖維多晶鐵纖維具有很好的磁滯損耗、渦流損耗及較強(qiáng)的介電損耗，并且是良好的導(dǎo)體，在外界電場(chǎng)作用下，其內(nèi)部自由電子發(fā)生振蕩運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生振蕩電流，將電磁波的能量轉(zhuǎn)化成熱能，從而削弱電磁波。2.1.3鐵氧體鐵氧體吸波材料是研究較多也較成熟的吸波材料。它的優(yōu)點(diǎn)是吸收效率高、涂層薄、頻帶寬；不足之處是相對(duì)密度大，使部件增重，以至影響部件的整體性能，高頻效應(yīng)也不太理想。2.2

4、碳系吸波劑2.2.1石墨、乙炔炭黑據(jù)報(bào)道乙炔炭黑屬介電型吸收劑，由于其粒徑為納米級(jí)，不僅能吸收電磁波，還能有效抑制紅外輻射；石墨在二戰(zhàn)期間就被用來(lái)充填在飛機(jī)蒙皮的夾層中吸收雷達(dá)波，由于其密度低，也常被用來(lái)充填在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中。導(dǎo)電炭黑還被用來(lái)與高分子材料復(fù)合，調(diào)節(jié)高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電率，達(dá)到吸波效果，但石墨、乙炔炭黑作為高溫吸收劑的缺點(diǎn)是高溫抗氧化性差。2.2.2碳纖維碳纖維是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱所形成的纖維狀碳材料，它是不完全的石墨結(jié)晶沿纖維軸向排列的物質(zhì)，其碳含量為90%以上。隨碳化溫度的升高，碳纖維結(jié)構(gòu)由亂層結(jié)構(gòu)向三維石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，層間距減小，電導(dǎo)率

5、逐步增大，易形成雷達(dá)波的強(qiáng)反射體，如高溫處理的石墨纖維。低溫處理的碳纖維，結(jié)構(gòu)疏松散亂，是電磁波的吸收體，是良導(dǎo)電性的電損耗材料。因此，只有經(jīng)過(guò)特殊處理的碳纖維才能吸收雷達(dá)波。2.2.3碳納米管在1991年發(fā)現(xiàn)碳納米管(CNTS)以來(lái)，眾多研究者對(duì)它的納米和微型器件的研究更加重視。碳納米管作為導(dǎo)電物質(zhì)，其特殊的物理和化學(xué)性能使得它廣泛的被用作吸波材料。在用適量稀土氧化物改性，并與環(huán)氧樹(shù)脂充分混和制成復(fù)合吸波材料后，碳納米管的吸波性能可大幅提高。2.3陶瓷系吸波劑用于高速飛行器組件上的雷達(dá)吸波材料要承受長(zhǎng)時(shí)間高溫工作的特點(diǎn)，而陶瓷材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和熱物理性能，特別

6、是耐高溫、強(qiáng)度高、蠕變低、膨脹系數(shù)小、耐腐蝕性強(qiáng)和化學(xué)穩(wěn)定性好，同時(shí)又具有吸波功能，能滿足隱身的要求，因此已被廣泛用作吸收劑。陶瓷吸波材料主要代表有碳化硅吸波材料、碳化硅復(fù)合吸波材料。2.3.1碳化硅在陶瓷吸波材料中，碳化硅是制作多波段吸波材料的主要組分，有實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)、薄層、寬頻帶和多頻段吸收的可能，應(yīng)用前景廣闊。2.3.2碳化硅復(fù)合材料碳化硅-碳纖維材料綜合了SiC耐高溫氧化和碳纖維的高強(qiáng)度與導(dǎo)電優(yōu)點(diǎn)而成為一類新型陶瓷纖維材料，它的損耗效應(yīng)綜合了介電損耗和磁損耗，這是由于該纖維是以β-SiC型微晶與自由狀態(tài)的x(x可以是C、N、Pe、Ni、Co、Zr單獨(dú)一種或同時(shí)多種

7、元素)成混晶狀態(tài)。通過(guò)聚碳硅烷與瀝青共混紡絲，然后將其硫化使之成為熱不熔化體，在N2氣流下以200～250℃/h的升溫速度加熱至1000～1200℃，燒結(jié)一定時(shí)間，轉(zhuǎn)化為SiC-C纖維。這種纖維具有吸收雷達(dá)波的功能，經(jīng)過(guò)與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合制成平板，衰減-10dB的頻帶寬度超過(guò)10GHz。3有機(jī)物為主體吸波劑3.1導(dǎo)電高分子類吸波材料導(dǎo)電高分子是由具有共軛π鍵的高分子通過(guò)電化學(xué)或化學(xué)“摻雜”使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的一類高分子材料，其導(dǎo)電機(jī)理一般認(rèn)為是摻雜導(dǎo)電高分子的載流子是孤子、極化子和雙極化子等。目前，導(dǎo)電聚合物型吸波涂層尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，單一的導(dǎo)電