吸波材料研究进展

参
考
文
献
[1] 林 朝 政. BN 纳 米 管 的 功 能 化 修 饰 及 其 气 敏 特 性 的 理 论 研 究[D]. 济南：山东大学, 2007. [2] 祝露. BT-NZFO 铁电铁磁复合材料的吸波特性研究[D]. 杭州：浙 江大学, 2010. [3] 牟 国 洪. 空 心 微 球/钡 铁 氧 体 轻 质 复 合 粉 末 的 制 备 和 吸 波 性 能 研 究[D]. 上海: 上海交通大学, 2008. [4] 张 听. MnO2 掺 杂 CB、BaM 电 磁 性 能 研 究[D]. 大 连 ：大 连 理 工 大 学, 2005. [5] 梁 槟 星. 新 型 金 属 陶 瓷 微 波 吸 收 材 料 的 制 备 与 性 能 研 究[D]. 合 肥：合肥工业大学, 2007. [6] 宋福展. M 型铁氧体中 空 纤 维 的 制 备 和 磁 性 能 研 究[D]. 镇 江 ：江 苏大学, 2009. [7] 赵锴. SiC/SiC 复合材料制备及性能研究[D]. 西安：西北工业大学, 2007. [8] 陈秀华. TiC/Si 固相反 应 制 备 Ti3SiC2/SiC 复 合 材 料 的 反 应 路 径 研 究[D]. 昆明：昆明理工大学, 2001. [9] 杜忠华. 动能弹侵彻陶瓷复合装甲机理[D]. 南京：南京理工大学, 2002.
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朱 俊：简谈陶瓷纤维的发展和未来
综合评述
5
能效果的研究也正在进行中。 陶瓷纤维虽然为高温工业领域的绝热耐火起着
重要作用,但也存在很大的生产弊端,尤其是它具有 可吸入性，对环境及人体有一定的危害，国外一些企 业加强了对非晶质陶瓷纤维的限制使用。 目前,一种 生物溶解性非晶质陶瓷纤维在绝热耐火材料市场出 现,这种超级纤维属无污染的环境友好型材料。 陶瓷 纤维最初是作为耐火保温材料而发展起来的， 由于 其纤细的形状逐渐作为过滤材料而得到新的应用,陶 瓷纤维过滤器依赖于陶瓷纤维的发展和应用。 高温 烟气净化已成为材料、冶金、化工、电力等行业实现 “节能减排”的一个重要技术攻关课题，许多工业烟 气属于高温烟气,如冶炼、焚烧、火力发电、燃煤锅炉、 工业炉窑、余热回收利用等，采用传统的布袋除尘器 净化高温烟尘,通常要将烟气冷却至 250 ℃以下并控
4结语
综上所述，高性能吸收剂要求质量轻、吸收强、 频带宽、使用性能好等，事实上目前单一吸收剂不能 满足要求。 多晶金属纤维、SiC 基陶瓷和 C/C 复合材 料是目前性能最佳、 应用前景最好的电磁波吸收材 料。 在此研究的基础上，对金属或者陶瓷微小结构的 微观成分结构进行调节和控制， 使其性能得于充分 和稳定的发挥是电磁波吸波材料研究的重要方向。 目前，该领域研究的方向主要集中于纳米化、成分优 化和结构保持等几个方面。
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[10] 赵文俞. 多 尺 度 铁 氧 体 和 纳 米 壳 铁 核 复 合 粒 子 的 合 成 与 性 能 研 究[D]. 武汉：武汉理工大学, 2004. [11] 赵 三 团 . 高 温 吸 波 材 料 基 体 的 研 究 [D]. 西 安 ： 西 北 工 业 大 学 , 2003. [12] 李艳青. 高温吸波涂层用玻璃基体的研究[D]. 西安：西北工业大 学, 2002.
“宽”是指吸波涂层要有足够的工作频带，一般 以反射率 R 小于某一值的频带宽度表示， 实践应用 中 常 以 反 射 率 R 小 于-10 dB 的 频 带 宽 衡 量 涂 层 的 带宽性能。 增加带宽要求尽可能达到阻抗匹配，使空
收 稿 日 期 ：2010-09-27
气与材料界面的总反射率很小， 采用多wk.baidu.com复合是增 加涂层带宽的有效途径之一。
吸波材料在民用方面主要是用于微波暗室中的 测试。 微波暗室为电磁仿真试验和电磁兼容试验提 供了一个无外界干扰、无向外辐射、无反射回波的电 磁波自由传播空间， 不仅能代替外场的大量试验内 容，而且更大程度地完善和弥补了外场实验的不足。 由于各种电子器件和电子组件之间的相互辐射造成 的元器件性能的紊乱， 微波暗室对设备使用中需要 消除环境干扰的电子组件提供了一个相对“安全”的 电 磁 环 境[15]。
等离子体隐身技术是指利用等离子回避探测系 统的一种技术，利用放射性同位素发射的高能离子， 将周围的空气电离形成数密度近似相等的自由电子 和正离子及少量负离子， 这些自由电子是主要的电 磁波吸收剂。 目前产生隐身等离子的方法主要有两 种:一是利用等离子发生器产生等离子体，即在低温 下通过电源以高频的、 高压的形式提供的高能量产 生间隙放电、沿面放电等形式，将气体介质激活、电 离成等离子体;另一种是在飞机的特定部位(如强散 射区)涂覆一层发射性同位素，对雷达波进行吸 收[10,11]。
0 前言
随着电磁波检测技术的不断成熟， 如何有效降 低敌方电磁探测信号和提高武器系统的生存能力与 突防能力已成为武器研制的重要课题， 这就是所谓 的“隐身技术”。 隐身技术实质是一项跨学科的系统 工程，它涉及到设计技术、材料科学、红外、声、光、电 等多个学科， 其主要技术领域包括雷达散射截面减 缩技术、红外信号特征减缩技术、声隐身技术、电磁 信号。 在工业生产过程中，防止电磁波干扰以有效降 低电磁波对电子器件的影响， 提高微波器件和设备 的性能， 已经成为电磁波防护和应用方面的重要环 节。 因而，高性能吸波与防护材料等已进入了重要的 研究、应用和发展阶段，特别是制备出高性能的吸波 材料将是目前吸波材料研究的一个重要目标[1]。
参
考
文
献
[1] 张立同.纤维增韧碳化硅陶瓷复合材料[M].北 京:化 学 工 业 出 版 社, 2009. [2] 崔之开.陶瓷纤维[M].北京：化学工业出版社,2004. [3] 李荣久.陶瓷·金属复合材料[M].北京：冶金工业出版社,2004. [4] 张克铭.耐火纤维应用技术[M].北京：冶金工业出版社,2007.
陶瓷材料具有优良的力学性能和热物理性能， 特别是耐高温、强度高、蠕变低、膨胀系数小、耐腐蚀 性强和化学稳定性好、能削弱红外信号等优点，可以 用于高温轻质部件的电磁波吸收。 陶瓷吸波材料主 要包括铁氧体吸波材料、 碳化硅和碳化硅纤维以及 钛酸钡等。 碳化硅是制备多波段吸波材料的主要成 分，有可能实现轻质、薄层、宽频带和多频段吸收，属 于典型的耐高温陶瓷吸波材料。 碳化硅是一种性能 优异的结构陶瓷材料，且是一种宽隙半导体(~3 eV)。
制在露点温度以上， 因此采取降温方法净化高温烟 气势必造成设备、运行费用增加和热能浪费。
新型陶瓷纤维是近年来发展起来的高技术功能 纤维。 除了防紫外线纤维、蓄热保温纤维和抗菌防臭 纤维外，还有防中子纤维、导电纤维、磁性纤维等。 陶 瓷微粉在纤维中的应用范围十分广阔， 随着对功能 性整理织物要求的不断提高， 以及新型陶瓷微粉材 料研究开发的不断深入， 开发陶瓷纤维将会有良好 的发展前途和广阔的应用前景。
3 吸波材料的应用
3.1 军事方面
吸波材料最初主要是应用于军事上， 随着隐身 技术的发展，雷达不再局限于监视和探测，而是用于 对武器装备的制导和对目标的追踪。 雷达吸波材料 由于可供选择的材料种类繁多、各具特色，通过精心 设计合理调配可获得良好的吸波性能以及其他性 能。 因此，一直作为有效降低雷达散射截面的技术而 得 到 应 用[12~14]。 3.2 民用方面
手性(Chiral)材 料 与 一 般 吸 波 材 料 相 比 ，手 性 材 料具有吸波频率高、吸收频带宽的优点，并可通过调 节旋波参量来改善吸波特性，在提高吸波性能、扩展 吸波频带方面具有很大潜能。 手性材料有三个显著 特点：一是电磁场的交叉极化，即电场不仅能引起材 料的电极化，且能引起材料的磁极化，同理磁场能引 起材料的磁极化和电极化； 二是调整手性参数比调 整介电参数和磁导率容易， 大多数材料的介电参数 和磁导率很难在较宽的频带上满足无反射要求；三 是手性材料的频率敏感性比介电常数和磁导率小， 容易实现宽频吸收[6~8]。 2.4 导电高分子吸波材料
2 微波吸收材料的分类
2.1 铁氧体吸波材料 铁氧体吸波材料是研究较多的一类吸波材料，
按晶体结构的不同可分为立方晶系尖晶石型、 六角 晶系磁铅石型和稀土石榴石型三种。 铁氧体吸波材 料是一种复介质材料， 对电磁波的吸收既有介电特 性方面的极化效应又有磁损耗效应。 该类材料具有 吸收率高、涂层薄和频带宽等优点，但其具有较大的 密度和较低的居里温度及高温稳定性差等， 在高温 环境下和高频段范围内它们的吸波性能比较差，限 制了其在特定环境中的广泛应用[4]。 2.2 陶瓷类吸波材料
导电高分子吸波材料主要是利用某些具有共扼 主链的高分子聚合物， 通过化学或电化学方法与掺 杂剂进行电荷转移作用来设计其导电结构， 实现阻 抗匹配和电磁损耗，从而吸收雷达波。 导电高分子材 料的导电机理不同于金属、 半导体的自由电子、电 子-空穴导电机理，而是具有多种载流子类型的导电 机理 (HHS 理论)。 导电高分子材料具有良好的导电 性，不仅能通过反射损耗，也能通过吸收损耗达到吸 收微波能量的效果， 并且在较宽广的频率范围内都 具有良好的吸收作用，可以阻碍表面能传递，使其衰 减，减小电磁波的能量[9]。 2.5 等离子体吸波材料
Talk on the Development and Future of Ceramic Fiber
Zhu Jun (Parrot Street Jiahe community, Hanyang District, Wuhan City, Wuhan 430055） Abstract Brief summary of the history of ceramic fiber, application of foreign new varieties ceramic fiber, the development of ceramic fiber in china, ceramic fiber manufacturing process, and the prospect of future development of ceramic fiber. Key words ceramic fiber; insulation refractory; manufacturing process
第 44 卷第 1 期 2011 年 2 月
江苏陶瓷 Jiangsu Ceramics
Vol.44,No.1
February,2011
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吸波材料研究进展
康永 （陕西金泰氯碱化工有限公司技术中心，榆林 718100） 摘 要 简述了吸波材料的吸波物理机理、吸波特性、吸波材料分类以及吸波材料 的应用领域。 并结合实际指出多晶金属纤维、SiC 基陶瓷和 C/C 复合材料是目前性能 最佳、应用前景最好的电磁波吸收材料。 关键词 铁氧体；陶瓷；吸波；吸波特性；等离子体
“轻”是指吸波涂层材料的面密度要小、质量要 轻。 目前世界许多国家都在加强轻型吸波材料的研 究，主要的研究方向是导电聚合物吸波材料、纳米吸 波材料、纤维吸波材料和陶瓷吸波材料等。
“强”是指吸波涂层要有足够高的力学性能和良 好的环境适应性及理化性能， 即要求材料具有黏结 强度高，且耐一定的温度和环境变化。
2 江苏陶瓷 Jiangsu Ceramics
2011 年 2 月 第 44 卷 第 1 期
由于其电阻率变化范围较大(100~105 Ωcm)，通过控 制工艺参数来调整其电阻率， 可对其显微结构和电 磁参数进行控制，从而获得所希望的吸波效果，其损 耗机制以介电极化为主[5]。 2.3 手性吸波材料
1 吸波材料性能要求
吸波材料在实践应用中为了提高吸收率， 常同 时采用多种材料、多层结构。 但由于 ε 和 μ 都是频率 的函数。 要在较宽的频率范围内满足阻抗匹配的条 件是很困难的。 隐身技术对吸波材料的综合要求可 以概括为：“薄、宽、轻、强”四个字 。 [2，3]
“薄”是指涂层在满足一定吸收性能的前提下， 在工作频带中使入射到材料内部的电磁波在尽量薄 的厚度范围内被快速损耗吸收。 涂层对电磁波的损 耗是由材料的磁损耗和电损耗决定的， 因而研究中 一般从阻抗匹配和提高材料的电磁参数方面提高材 料的吸收率，减薄涂层厚度。