吸波材料
吸波材料有哪些
吸波材料有哪些吸波材料是一种可以吸收电磁波能量的特殊材料，广泛应用于通信、雷达、航空航天等领域。
吸波材料的主要作用是减少电磁波的反射和散射，从而降低电磁干扰和提高通信和雷达系统的性能。
目前市场上有许多不同类型的吸波材料，下面将介绍一些常见的吸波材料及其特点。
1. 碳基吸波材料。
碳基吸波材料是一种由碳纳米管、石墨烯等碳材料制成的吸波材料。
这类材料具有良好的吸波性能，能够有效吸收宽频段的电磁波。
同时，碳基吸波材料具有质量轻、耐高温、耐腐蚀等优点，适用于航空航天领域。
2. 铁氧体吸波材料。
铁氧体吸波材料是一种由铁氧体颗粒和聚合物基质组成的复合材料。
这类材料具有较高的磁导率和介电损耗，能够有效吸收微波和毫米波段的电磁波。
铁氧体吸波材料在雷达隐身、电磁兼容等方面有着重要的应用。
3. 多孔吸波材料。
多孔吸波材料是一种具有微孔结构的材料，能够通过多次反射和折射来实现对电磁波的吸收。
这类材料具有较宽的吸波频段和较高的吸波性能，适用于通信基站、无线电设备等领域。
4. 复合吸波材料。
复合吸波材料是一种由多种吸波材料组合而成的复合材料，能够充分发挥各种吸波材料的优点，实现对不同频段电磁波的吸收。
复合吸波材料具有较高的吸波性能和较宽的应用范围，是目前吸波材料研究的热点之一。
总的来说，吸波材料在电磁兼容、雷达隐身、通信保密等领域有着重要的应用，不同类型的吸波材料具有不同的特点和适用范围，科研人员和工程师们需要根据具体应用需求选择合适的吸波材料。
随着材料科学和工程技术的不断发展，相信吸波材料将会在未来发挥更加重要的作用。
吸波材料简介.docx
绪论 (2)1吸波材科的吸波原理 (2)1. 1加与甩电路及损耗因子 (2)1.2材料的复介电常数与复磁导率 (4)1.2.1复介电常数 (4)1.2.2复磁导率 (5)2当前吸波材料的分类 (5)2.1按材料成型工艺和承载能力 (6)2.2按吸波原理 (6)2.3按材料的损耗机理 (6)2.4按研究时期 (6)3无机吸波剂简介 (6)3. 1铁系吸波剂 (6)3. 1. 1金属铁微粉 (6)3.1.2多晶铁纤维 (6)3. 1.3铁氧体 (6)3.2碳系吸波剂 (7)3. 2.1石墨、乙怏炭黑 (7)3. 2.2碳纤维 (7)3. 2-3碳纳米管 (7)3.3陶瓷系吸波剂 (7)3. 3.1碳化硅 (7)3.3.2碳化硅复合材料 (8)4有机物为主体吸波剂简介 (8)4.1导电高分子类吸波材料 (8)4 2视黄基席夫碱类吸波材料 (8)5其他吸波材料简介 (8)5.1等离子体吸波材料 (8)5.2手性吸波材料 (9)5.3智能化吸波材料 (9)6展望 (9)绪论随着现代科学技术的发展，电碗波辐射对环境的影响口益增大。
在机场，飞机航班因电磁波干 扰无法起飞而谋点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常T •作。
因此，治理电磁污 染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料一吸波材料，已成为材料科学的一人课题.此外， 在未来高技术、立体化战争中，武器装备随时面临着探测与反探测的严峻挑战。
提岛军事装备的战 术技能，隐身技术已经成为未來高技术战争的重耍研究课题。
吸波材料是隐少技术中的关键环廿， 将吸波材料引入隐巾技术的研究受到世界各国的高度碇视。
本文以吸波材料的吸波原理为主线来阐 述吸波剂的研究进展。
1吸波材料的吸波原理卫1. 1 RC 与RL 电路及损耗因子吸波材料的物理机制是材料对电碗波实现有效吸收•电磁波能帚入射到介质屮被迅速衰减变成 其他形式的能其损耗机制在宏观上町通过简单的应；甩等效电路"以解释•对二端无源网络，复电 压0、复电流I 、复阻抗2分别为：U = [70e ；(wf+^u)> J =心訂(3t+p )2 =2 =也刀(九-®) / /0令阻HiZ = U Q /I Q ，电压与电流相位差<p = — 5,Z = Ze"电压分解示意图二端无源电路的电流、电压的矢彊分解示意图如图1所示，复阻抗与电压、电流的相位关系如表1 所示，二端电路的瞬时功率尸"人平均功率尸分别为：P(t) = I Q U Q COS (3t+(P) P = P(t)dt = costp = IU cos(p(1.4) 对纯电阻.<p = Q,P =IU = I 2U = U 2/R ；对纯电容或电感卩=±? P = 0,不吸收功率.式仃.4) 可写为 _ 一P =I L U 或 P = IU 丄 (1.5)其中：I” = Icos(p,U"=Ucos(p,I ”为仃功电流(损耗电流)，Z7”为仃功电色，Z ± =lsin(p 为无功 电流：(/丄=几曲卩，为无功电压，仅Z “或U”对尸何贡献，式(1.5)中的P 叫无功功率(氏).有 功功率为(1.1) (1-2) (1.3)P 冇="〃或P 冇=U(1.6)二端电路复阻抗Z可写为Z = Ze J(p = Z (cos (p + jsin <p) = r + jx (1.7)令甲=TT/2—5 (其中6为损耗角),则由式(1.5) (1.6) (1.7)得P tanS =金=% < =仏丄=%丄=；⑴8)其中tan6为损耗因子。
吸波材料的原理及应用
吸波材料的原理及应用一、吸波材料的原理吸波材料是一种能够吸收电磁波的材料，其主要原理是通过吸收电磁波的能量来减轻或消除反射和散射。
吸波材料通常由两部分组成：吸波层和基底材料。
吸波层是吸收电磁波能量的关键部分，其具有高电磁波损耗的特性。
常用的吸波层材料包括石墨烯、聚合物、炭黑等。
这些材料通常具有良好的导电性和吸波性能，能够将电磁波转化为热能进行耗散。
基底材料则起到支撑和固定吸波层的作用。
常用的基底材料包括聚酰亚胺、聚乙烯酮等。
这些材料具有良好的机械性能和化学稳定性，能够满足吸波材料在不同应用领域中的要求。
吸波材料的工作原理可以通过电磁波的反射、折射和透射来解释。
当电磁波遇到吸波材料时，部分电磁波会被吸波层吸收，转化为热能进行耗散，而剩余的部分则会被基底材料反射、折射或透射。
通过合理设计吸波材料的结构和性能，可以实现对特定频段的电磁波的有效吸收，从而达到减轻或消除电磁波的反射和散射的目的。
二、吸波材料的应用吸波材料在多个领域中得到广泛应用。
1. 电磁屏蔽吸波材料在电子设备和通信系统中常用于电磁屏蔽。
电子设备和通信系统会产生大量的电磁辐射，可能对周围的电子设备和通信系统产生干扰。
通过在设备和系统的周围或内部使用吸波材料，可以吸收电磁波的能量，减轻或消除电磁波对设备和系统的干扰，提高其稳定性和性能。
2. 隐身技术吸波材料在军事领域中被广泛应用于隐身技术。
通过在战斗机、导弹、舰船等军事装备上使用吸波材料，可以减少其对雷达波的反射和散射，从而降低其被侦查和追踪的可能性。
这对于提高装备的隐身性能和战场生存能力至关重要。
3. 噪声控制吸波材料在声学领域中也有广泛的应用。
通过在建筑物、汽车、船舶等结构中使用吸波材料，可以吸收噪声波的能量，减少其传播和反射，从而降低环境噪声对人们的影响。
吸波材料在噪声控制方面的应用可以改善室内和室外的声环境，提高人们的生活质量和工作效率。
4. 光学和太阳能领域吸波材料在光学和太阳能领域中也有一些应用。
吸波材料
目录
背景
原理 分类 应用前景 发展趋势
1.背景
随着高科技的不断发展，高新产品的不断普
及，电磁污染问题已经不仅仅局限于军事的 隐身技术，它对精密仪器、电子设备等也会 造成干扰，因此吸波材料的研究开发领域也 进入了民用方面。
2.原理
电磁波在介质中传播时的物质方程：
D 0 E B 0 H
谢谢！
式中介电常数
1 E
磁导率 1 M
E M 分别称为介质的极化率和磁化率
物质方程中所包含的参数
和
表征着内部存在电磁场的实际介质和相应材料的属性， 它们是表征电磁波与材料相互作用最重要的两个参数。
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吸波材料
孙亚伟 20090413310048
吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能
量，并通过材料的损耗转变为热能或其它形 式的能量的一类功能材料，一般由基体材料 (或粘结剂)与损耗介质复合而成。研究内容包 括基体材料、损耗介质和成型工艺的设计， 工程应用上除要求在较宽带宽内对电磁波具 有高的吸收率外，尚要求材料具有重量轻、 耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
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传输线原理模型
电磁波吸收体 金属板
入射波
ZL
反射波
d d
（1）按研究时期，可分为传统吸波材料和新型吸波材料
3.吸波材料的分类
碳化硅吸波材料
碳纤维吸波材料
（2）按其工作原理不同，吸波材料可分为干涉型和吸收型两种
台湾新型双体隐身舰“巡海”原型
（3）根据吸波机理的不同，吸波材料主要可分为电损耗型、 介电损耗型和磁损耗型三大类
乙炔炭黑（电损耗型） 铁氧体（磁损耗型）
吸波材料原理
吸波材料原理
吸波材料是一种具有吸收电磁波能力的材料，主要应用于电磁波的隔绝和减弱。
它的原理可以总结为以下几点：
1. 多重界面反射：吸波材料通常由多个层或多个微小结构组成，这些层或结构之间形成了多个界面。
当电磁波入射到这些界面上时，会发生多次反射和透射。
通过设计吸波材料的结构和材料参数，可以实现对特定频段电磁波的反射，从而实现吸波效果。
2. 吸收损耗：吸波材料通常含有一定的电导率或磁导率，当电磁波通过材料时，会引起材料内部电流的产生。
这些电流会产生电阻损耗或磁耗，将电磁波的能量转化为热能，从而实现吸波。
3. 多模匹配：吸波材料的结构可以通过匹配电磁波的波长，并将其引导到材料内部。
在材料内部，电磁波会发生多次反射和干涉，导致电磁能量的吸收和耗散。
4. 表面阻抗匹配：吸波材料的表面阻抗与入射电磁波的阻抗进行匹配，从而实现电磁波的吸收。
通常，吸波材料的表面阻抗应与空气或周围环境的阻抗接近，以确保最大限度的能量转移和吸收。
需要注意的是，吸波材料的设计和选择取决于特定的应用需求和工作频段。
不同的吸波材料在吸波性能、耐用性、成本等方面都有所不同，因此需要根据具体情况进行选择和应用。
吸波材料
传统吸波材料
金属微粉：主要通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收衰减电磁波， 主要包括金属铁粉、铁合金粉、羰基铁粉等。 抗氧化、抗酸碱能力差！介电常数大！而且密度大！ 石墨：密度低，电阻是衰减电磁能的主要方式。 高温抗氧化性差！式
铁氧体：具有吸收率高、涂层薄和频带宽等优点。 密度大！ 饱和磁化强度低！高温稳定性差！
反射系数
当Г=0，即无反射时，则材料阻抗匹配最好。
吸波性能的评价
主要参数：
电阻率(ρ) 复介电常数(ε)：ε=ε'-ε" ε' — 材料在电场作用下极化程度的变量； ε" — 在外电场作用时，材料电偶矩产生移动引起的损耗； 复磁导率(μ)：μ=μ'-μ" μ' — 材料在磁场作用下磁化程度的变量； μ" — 在外加磁场的作用下，材料磁偶矩产生移动引起的损 耗。 介质损耗正切值(tanδ)：tanδE =ε" /ε'，tanδM=μ"/μ' 反射损失(R) ：表征吸波材料对于金属平板反射的大小。
磁损耗
薄 ︑ 轻 ︑ 宽 ︑ 强
发展趋势
兼容化
复合化
智能化
宽频带吸波
多材料复合
智能型材料
涡流损耗：同时兼具电阻损耗和磁损耗。 剩余损耗：除了涡流和磁滞损耗以外的其他所有损耗。 * 低频和弱磁场中，剩余损耗主要是磁后效损耗，且与频 率无关。 * 高频下，剩余损耗主要包括尺寸共振、畴壁共振、自然 共振等引起的损耗。
阻抗匹配
自由空间
材料
自由空间
反射
Zin— 材料归一化阻抗； εr— 材料复介电常数，εr= ε'- iε"； μ r— 材料复磁导率，μ r= μ ' – iμ "； d — 吸收层厚度； c — 光速； f — 电磁波在自由空间的频率。
吸波材料简介
吸波材料简介1、定义所谓吸波材料，指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。
在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
2、吸波原理分类吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类：其一，电阻型损耗，此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗，即导电率越大，载流子引起的宏观电流（包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流）越大，从而有利于电磁能转化成为热能。
其二，电介质损耗，它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制，即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。
电介质极化过程包括：电子云位移极化，极性介质电矩转向极化，电铁体电畴转向极化以及壁位移等。
其三，磁损耗，此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗，此类损耗可以细化为：磁滞损耗，旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等，其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。
此外，最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点。
3、材料种类随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。
在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。
因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。
吸波材料按材料分类主要分为：铁氧体吸波材料，是利用磁性材料的高频下损耗和磁导率的散射来吸收电磁波的能力。
金属超微粉吸波材料，金属材料因居里点高（770K）而耐高温，Ms可达铁氧体的3-4倍，金属自然共振频率比铁氧体高得多，有更好的吸收性能，但是块状金属吸波材料会受到金属趋肤效应的限制。
随着金属或合金的粒度减小，材料对电磁波的吸收性能逐步增加，反射性能逐渐减弱。
多晶铁纤维吸波材料，多晶铁纤维吸波材料包括Fe、Ni、Co其合金纤维，具有较高的磁导率和导电率。
纳米吸波材料，当颗粒尺寸减小到10-100nm时，粒子的物理和化学性能发生巨大的变化，粒子表面原子所占比例变大，不同能级跃迁就可以吸收不同波段的能量，与聚氨乙烯混合组成复合吸收体，就可以对毫米波、远红外、近红外有很强的吸收，可谓是宽频带吸波材料。
吸波材料的制备及其研究方法方案课件
VS
详细描述
气相沉积法是一种制备吸波材料薄膜的方 法。通过将反应气体在一定条件下进行化 学反应，如热分解、化学合成等，使气体 中的金属元素或非金属元素转化为固态薄 膜，形成具有特定结构和性能的吸波材料 薄膜。这种方法可以制备出高质量、高性 能的吸波材料薄膜。
其他制备方法
总结词
除了上述几种制备方法外，还有许多其他制 备吸波材料的方法，如物理气相沉积、电化 学沉积、模板法等。
吸波材料的制备及其研究方法方案
目录
• 吸波材料概述 • 吸波材料的制备方法 • 吸波性能研究方法 • 吸波材料研究进展 • 吸波材料制备及其研究展望
01 吸波材料概述
吸波材料的定义与分类
吸波材料的定义
吸波材料是指能够吸收、散射和干涉电磁波，将电磁能转化为热能或其形式的 能量的材料。
吸波材料的分类
复合吸波材料
利用不同材料的复合，实现宽频范围的电磁波吸收和转化。
周期性结构吸波材料
通过设计周期性结构，利用共振和干涉等效应，实现宽频范围的电 磁波吸收。
多功能吸波材料研究进展
温度敏感性吸波材料
利用温度敏感性材料，实现电磁波吸收与温度调控的 结合。
光响应性吸波材料
利用光响应性材料，实现电磁波吸收与光调控的结合 。
用于电磁辐射防护、电子设备散热、 微波暗室等领域，提高设备性能和安 全性。
吸波材料的发展趋势
多频谱兼容性
随着雷达和通信技术的发展，吸波材料需要具备更强的多频谱兼容性 ，以满足不同频段的吸收需求。
超薄轻量化
随着武器装备和电子设备的小型化，吸波材料需要具备更薄的厚度和 更轻的重量，以提高设备的机动性和作战能力。
详细描述
溶胶-凝胶法是一种制备吸波材料的常用方法。首先将金属盐溶液进行浓缩，加入适量的聚合剂如醇、醚等，使 溶液中的金属离子形成溶胶。然后通过干燥、热处理等手段使溶胶中的金属离子进一步聚合、缩聚，最终形成具 有特定结构和性能的吸波材料。
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姓名：吕羚源 学号：1080730113
主要内容
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吸波材料的产生背景 什么是吸波材料 ？ 吸波材料的性能要求 分类及其几种吸波材料 吸波材料的应用 未来发展方向
吸波材料的产生背景
军事上 日常生活中
建筑上
信息干扰
什么是吸波材料 ？
吸波材料
介质损耗 电磁波 其他形式损耗
分类及其几种吸波材料
导电高分子吸波材料
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。
吸波材料
什么是吸波材料 ？
两个基本条件：
阻抗匹配波原理
当电磁波作用在吸波材料上时 D =ε0εE, B =μ0μH.
吸波材料的两个基本参数 复介电常数ε=ε′- jε″ 复磁导率μ=μ′- jμ″ ε′ μ′ ε″ μ″ 电场作用下的极化程度变量 磁场作用下的磁化程度变量 电场作用下材料电偶矩产生重排引起损耗的量度 磁场作用下材料磁偶矩产生重排引起损耗的量度
分类及其几种吸波材料
陶瓷类吸波材料
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。
分类及其几种吸波材料
手性吸波材料
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。
材料设计上智能化
具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应
Thank you！！！
分类及其几种吸波材料
等离子体吸波材料
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 。
什么是吸波材料 ？
损耗因子
tanδ= tanδE + tanδM =ε″/ε′ +μ″/μ′
δ
损耗角
吸波材料的性能要求
薄 宽 轻 强 电磁波在尽量薄的材料上被消耗吸收 吸收谱带频率宽 吸波材料的密度小、质量轻 力学性能、适应环境能力、粘贴能力
分类及其几种吸波材料
分类
类型 功能吸波材料 结构吸波材料
涂敷型吸波材料
成型工艺和承载能力 吸波材料 材料损耗机制 吸波机理 电阻型 电介质型 结构型吸波材料
磁介质型 吸收型
干涉型
分类及其几种吸波材料
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。
分类及其几种吸波材料
纳米吸波材料
纳米材料是指材料特征尺寸在0.1～100 nm的材料。纳米材料的研究处于 现代材料科学的前沿。由于纳米材料的特殊结构引起的表面效应、粒子 尺寸效应及隧道效应等，导致它产生许多不同于常规材料的特异性能。 因此，它具有常规材料所不具有的特殊电磁波耗散机制，有望制成具有 频带宽、兼容性好、质量小和厚度薄等特点的吸波材料，是一种非常有 发展前途的雷达吸波材料。磁性纳米颗粒、纳米颗粒膜和多层膜是纳米 材料用作隐身材料的主要形式。 纳米磁性粒子在10～l00 nm时，多磁畴结构转变为单磁畴结构，具有 极大的矫顽力，可引起较大的磁滞损耗。又由于纳米粒子尺寸小，表面 原子比例高，悬挂键增多，从而引起界面极化和多重散射 。目前，纳米 雷达波吸收剂主要有：纳米金属和合金、纳米铁氧体、纳米碳化硅、纳 米金属膜、纳米氮化铁等 。对于磁性纳米粉，其粒径与吸波性能有密切 关系，因10～25 nm的铁磁性金属比常规材料的矫顽力大1000倍，磁化率 大约20倍，此时具有良好的吸波性能。而当尺寸小于10 nm时，表现为超 顺磁性而失去优异的吸收性。
吸波材料的应用
军事上
飞机
巡航导弹 卫星 航船 战斗机 战车
民用上
建筑材料 衣服 抗电磁干扰
电视广播
电子器件
吸波材料的未来发展方向
材料形态的低维化
吸收频带宽、 兼容性好、吸收强、重量轻
材料组成的复合化
结合多种优良性能的吸波材料复合成满足性能要求的吸波材料
功能上多频谱兼容化
兼容米波、厘米波、毫米波、红外激光等多波段多频谱材料。