电磁缺陷修复材料研究进展
高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究
高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究一、本文概述随着科技的快速发展，电磁波的应用日益广泛，但电磁污染问题也日益严重。
电磁波不仅会对人体健康产生潜在威胁，还会干扰电子设备的正常运行，影响信息安全。
因此，研究和开发高性能的电磁屏蔽及吸波材料，对于减少电磁污染、保护人体健康、保障信息安全具有重要意义。
本文旨在探讨高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究。
碳基材料因其独特的物理和化学性质，如高导电性、高热稳定性、轻质等，在电磁屏蔽和吸波领域具有广阔的应用前景。
本文将从碳基材料的种类、性能优化、制备工艺等方面入手，深入探讨其在电磁屏蔽和吸波领域的应用现状及未来发展趋势。
本文将对碳基电磁屏蔽及吸波材料的种类进行详细介绍，包括碳纳米管、石墨烯、碳纤维等。
然后，通过对比实验和理论分析，探讨不同碳基材料的电磁屏蔽和吸波性能，为实际应用提供理论支持。
接着，本文将重点研究碳基材料的性能优化方法，如通过化学修饰、掺杂等手段提高材料的电磁性能。
本文还将关注碳基材料的制备工艺，探索低成本、高效率的制备方法，为实际应用提供技术支撑。
本文将展望碳基电磁屏蔽及吸波材料的未来发展趋势，探讨其在不同领域的应用前景，如航空航天、电子信息、生物医学等。
通过本文的研究，希望能为高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研发和应用提供有益的参考和指导。
二、碳基电磁屏蔽及吸波材料的基础理论碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究与应用，离不开对其基础理论的深入理解和探索。
这些基础理论主要包括电磁场理论、材料电磁性能以及电磁波与物质相互作用的原理。
电磁场理论是理解电磁波传播和与物质相互作用的基础。
在电磁场理论中，电磁波被视为电场和磁场相互激发并在空间中以一定速度传播的波动现象。
电磁波与物质的相互作用则主要取决于物质的电磁特性，如介电常数、磁导率等。
碳基材料由于其独特的电子结构和物理性质，展现出优异的电磁性能。
碳基材料中的电子具有较高的可动性，使其对电磁场具有良好的响应能力。
碳基材料如石墨烯、碳纳米管等具有特殊的电子结构和物理性质，如高导电性、高导热性等，使其在电磁屏蔽和吸波领域具有广阔的应用前景。
应力对铁磁性材料缺陷及检测影响的研究论文
应力对铁磁性材料缺陷及检测影响的研究二零零二年研究生：侯维娜指导教师：储浚摘要随着各种铁磁性材料和器件的广泛应用，提高了对铁磁性材料检测的要求。
在役铁磁性构件必定处在一定的力学条件下，这会产生应力集中现象。
在应力的作用下，会对检测对象的电磁特性产生影响，特别是压磁效应对磁特性的影响，使磁导率不再是一个常数，而是随着内应力的分布而变化，这必然对涡流检测与漏磁检测产生影响。
本文主要研究存在应力集中的铁磁性材料中，由于应力集中的存在导致铁磁性材料电磁特性变化对漏磁场检测的影响。
首先根据Ｄ．Ｃ．Ｊｉｌｅｓ和Ｄ．Ｌ．Ａｔｈｅｒｔｏｎ理论确定应力与磁导率之间的对应关系，然后利用有限元计算方法，利用ＡＮＳＹＳ有限元计算软件，建立各种几何模型，求解在应力和外加磁场作用影响下，引起铁磁性材料磁特性变化，研究该变化对漏磁场的影响，并在此结果的基础上提出一种利用漏磁法检测应力的新方法。
在本文研究的模型中的计算表明：漏磁场的ｘ轴向分量Ｂ。
斜率变化的点判断应力集中区域沿ｘ轴方向上的边界；磁感应强度的Ｙ轴方向的分量口。
随应力的变化不大；磁感应强度的ｘ轴方向的分量Ｂ，的变化，随着应力集中区深度的增加而不断增加，随着外磁场的增加而不断的增加，在外磁场小于０．７特斯拉时，Ｂ。
随应力近似线性减小，在外磁场大于０．７特斯拉时，曰。
随应力近似分段线性增加。
因此，用漏磁场方法检测应力是可行的，并且当应力集中区深度增加时或提高外加磁场，应力分辨率会提高，检测会更容易进行。
关键词应力集中Ｄ．Ｃ．Ｊｉｌｅｓ和Ｄ．Ｌ．Ａｔｈｅｒｔｏｎ理论有限元方法ＡＮＳＹＳ计算软件漏磁场ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＳｔｒｅｓｓＯｎｔｈｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌＤｅｆｅｃｔａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＳｔｕｄｅｎｔ：ＨＯｌｌＷｅｉｎａＴｕｔｏｒ：ＣｈｕＪｕｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆａｐｐｌｉｅｄｐｈｙｓｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｕｍ，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｗｉｄｅＨ，ａｎｄｉｔｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｏｎｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａＬＴｈｅｒｅｍｕｓｔｈａｖｅｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｂｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓ，ｃｏｅｒｃｉｖｅｆｉｅｌｄ，ｒｅｍｎａｎｔｍａｇｎｅ血ａｔｉｏｎ，ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｏｏｎ．ｗｉｌｌａｌｔｅｒｗｈｅｎｓｔｒｅｓｓｅｘｉｓｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｏｎｔｈｅｆｌｕｘ－ｌｅａｋａｇｅｔｅｓｔｉｎｇｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｆｉｒｓｔｗｏｒｋｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｓｔｒｅｓｓａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＤ．Ｃ．Ｊｉｌｅｓ．ＡｎｄＤ．Ｌ．Ａｔｈｅｒｔｏｎｔｈｅｏｒｙ．ＴｈｅｓｅｃｏｎｄｗｏｒｋｉｓｕｔｉｌｉｚｉｎｇＡＮＳＹＳ０ａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｗａｒｅ）ｆｏｒｍｅｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｓ．Ａｎｄｔｈｅｎｓｏｌｕｔｉｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｆｉｕｘ－ｌｅａｋａｇｅｏｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｌａｓｔｗｏｒｋｉｓａｄｖａｎｃｉｎｇａｍｅｔｈｏｄｏｆｔｅｓｔｉｎｇｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｏｓｅｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔｃａｎｃｏｎｃｌｕｄｅｓｏｍｅｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｉａｎｓ：（１）Ｊｕｄｇｅｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｏｆｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｓｌｏｐｅｃｈａｎｇｅｏｆ最（ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｏｎａｌｏｎｇＸａｘｉｓ）．（２）ＴｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＢｙ（ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｏｎａｌｏｎｇＹａｘｉｓ）ｉｓｖｅｒｙｓｍａｌｌ，ｗｈｅｎｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅ．（３）Ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆ丑，ｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅ，ｗｈｅｎｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｒｔｈｅｅｘｔｅｒｎｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．（４）ＴｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＢｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｓｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｗｈｅｎＢ伸ａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）＜０７Ｔ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＥｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｓｓｕｂｓｅｃｔｉｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｗｈｅｎＢ＞ｎ７ＴａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｉｓｓｍａｌｌｗｈｅｎＢ＝０７ＴＫｅｙｗｏｒｄｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎＤ．Ｃ．ＪｉｌｅｓａｎｄＤ．Ｌ．ＡｔｈｅｒｔｏｎｔｈｅｏｒｉｅｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄＡＮＳＹＳｃｏｍｐｕｔｅｓｏｆｔｗａｒｅｍａｇｎｅｔｉｃｌｅａｋａｇｅ独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
基于石墨烯的电磁辐射吸收材料的设计及其性能研究
基于石墨烯的电磁辐射吸收材料的设计及其性能研究近年来，随着科技的不断发展，电子设备的普及和使用频率越来越高。
而这些设备在使用的同时，也带来了不可忽视的电磁辐射问题。
电磁辐射所带来的影响不仅仅局限在人体健康方面，还会对其他电子设备的正常工作造成干扰。
因此，如何有效地减小电磁辐射成为了当下亟待解决的问题。
在此背景下，基于石墨烯的电磁辐射吸收材料成为了热门的研究方向。
相比于普通材料，石墨烯拥有许多优越性能，如高导电性、高比表面积、高结构强度等，这使得石墨烯成为一种极具潜力的电磁波吸收材料。
一、石墨烯的电磁波吸收机理石墨烯的电磁波吸收机理主要包括两种：电磁损耗和多次反射。
电磁损耗是指当电磁波通过石墨烯材料时，石墨烯中的自由载流子受到电场的作用，产生摩擦和形变而导致能量的损耗，而这种损耗会将电磁波吸收。
多次反射是指石墨烯层与外部电磁波之间的反射和透射过程。
当电磁波与石墨烯相遇时，一部分能量会被反射，另一部分则会被透过。
综合两种机理，石墨烯材料的电磁波吸收效率很高。
而且，石墨烯还有一个很重要的优点，就是通过控制石墨烯层数可以实现对特定波长的选择性吸收。
二、石墨烯电磁辐射吸收材料的制备方法在制备基于石墨烯的电磁辐射吸收材料时，需要选用合适的方法来制备石墨烯材料，目前石墨烯的制备方法主要分为三类：机械剥离法、化学气相沉积法和化学还原法。
机械剥离法是利用石墨的分层性和层间弱力相互作用，将大块石墨分解成单层石墨烯。
然而，机械剥离法需要消耗大量的时间和精力，而且容易粘在其他材料上，因此并不适用于大规模制备。
化学气相沉积法是将零散分散的碳原子沉积在金属基底上，然后通过高温处理，将碳原子转化为石墨烯层。
这种制备方法虽然速度较快，但是需要高温高压条件下进行，操作难度较大。
化学还原法则是利用氧化石墨烯中的氧化物还原成石墨烯。
这种方法成本较低，生产工艺简单，但是石墨烯的晶格缺陷和材质纯度较低。
三、石墨烯电磁辐射吸收材料的性能研究石墨烯电磁辐射吸收材料的性能研究主要包括吸收频率范围、吸收强度、选择性吸收等方面。
电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理和研究现状分析
电磁屏蔽复合材料的屏蔽原理和研究现状分析吸收型电磁屏蔽复合材料的主要原理是通过材料中的导电性来吸收电磁波的能量。
当电磁波传播到材料表面时，材料中的导电粒子（如碳纳米管、金属纳米粒子等）可以与电磁波相互作用，并将其能量转化为热能。
这种转化过程会导致电磁波能量的衰减，从而实现电磁屏蔽的目的。
反射型电磁屏蔽复合材料的主要原理是通过材料中的磁导率来反射电磁波。
当电磁波传播到材料表面时，材料中的磁性物质（如铁氧体、铁磁金属等）会改变电磁波的传播特性，从而使其反射回去。
这种反射过程能够减少电磁波的穿透能力，从而达到屏蔽电磁波的目的。
目前，电磁屏蔽复合材料的研究现状如下：1.材料选择：研究者们在研究电磁屏蔽复合材料时，通常会选择导电性好、磁导率高的材料作为基质，并添加一定量的导电或磁性材料来增加导电性或磁导率。
常用的基质材料包括聚合物、陶瓷、纤维等，导电或磁性材料可以是金属粉末、纳米材料等。
2.复合材料制备：电磁屏蔽复合材料的制备通常有两种方法，一种是混合法，即将基质材料和导电或磁性材料混合均匀后烧结或注塑成型；另一种是包覆法，即将导电或磁性材料包覆在基质材料表面。
这两种方法都可以在一定程度上提高复合材料的屏蔽性能。
3.性能表征：研究者们通常通过测量复合材料的电导率、磁导率和屏蔽效果等指标来评估其性能。
电导率和磁导率可以通过四探针法和磁性测试仪等设备进行测量，而屏蔽效果则可以通过电磁波屏蔽实验来评估。
4.优化设计：为了提高电磁屏蔽复合材料的性能，研究者们通常会进行优化设计。
一方面，他们可以调整导电或磁性材料的含量和分布来控制复合材料的导电性或磁导率；另一方面，他们还可以选择合适的基质材料、调整复合材料的结构和形态等来改善其屏蔽性能。
综上所述，电磁屏蔽复合材料是一种具有很大应用潜力的材料，其屏蔽原理是通过导电性或磁导率来吸收或反射电磁波。
目前，研究者们正在通过选择合适的材料、进行制备和性能表征等方面的工作来提高电磁屏蔽复合材料的性能。
2006.1自修复材料研究进展
Abstract This paper review s recent research p rogress and p roblem s in metal, ceram ic and polymer based
self2healing composites in term s of healing m echanism s. For obtaining balanced self2healing ability, the require2 ments on materials’structure, composition and perform ance are analyzed.
梁世强 [ 7 ]等用二异氰酸等合成了互穿网络高 分子膜络合在铜表面 ,以实现水蒸气滴状冷凝 ,其示 意图见图 1。
热阻小的超薄涂层 。由于具有含孤对电子的原子 , 因而能够与金属离子或原子形成强度较高的配位键 (如 N →Cu2 +和 N →Cu+等 ) 。大面积的配位键像图 钉一样把高分子膜牢牢地钉在金属表面上 。网格状 高分子互相牵制的网状结构 ,能够使个别断裂的配 位键有机会重新形成 ,这种自修复的特性可以防止 涂层剥落 。
杨红 [ 14～18 ]等开展了在机敏结构中利用空心光 纤灌注胶液的方法进行复合材料损伤 、断裂的自诊 断 、自修复网络系统的研究 。空心光纤由纤芯 、包层 和涂敷层组成 ,是一多层介质结构的对称圆柱体 。 他们认为该体系可一方面利用空心光纤组成自诊断 传感器网络对复合材料的性能进行实时监测 ,另一 方面利用光纤的空心处灌注胶液对机敏结构中的损 伤 、断裂进行自修复 ,此时可利用外部加压系统促使 胶液尽快地流人空心光纤中 ,以利于胶液在材料内 的流动 ,加快复合材料断裂修复的进程 。
声波在材料表征与缺陷检测中的应用与研究进展
声波在材料表征与缺陷检测中的应用与研究进展引言：声波作为一种常见的物理现象，广泛应用于材料表征与缺陷检测领域。
声波的传播速度、频率特性以及反射、折射等现象，可以提供有关材料的信息，从而实现对材料性能和缺陷的检测和评估。
本文将探讨声波在材料表征与缺陷检测中的应用与研究进展。
一、声波在材料表征中的应用声波在材料表征中的应用主要包括材料结构分析、材料性能评估和材料缺陷检测等方面。
1. 材料结构分析声波可以通过材料中的传播速度和频率特性，提供关于材料结构的信息。
例如，声速测量可以用于确定材料的密度和弹性模量，从而评估材料的结构和组成。
此外，声波的散射、衍射和干涉现象也可以提供关于材料微观结构的信息，如晶格结构、孔隙分布等。
2. 材料性能评估声波的传播特性与材料的物理性质密切相关，因此可以通过声波检测来评估材料的性能。
例如，声波的衰减特性可以用于评估材料的吸声性能，从而应用于噪音控制和声学材料设计。
此外，声波的频率响应和阻抗特性也可以用于评估材料的电磁性能和声学透明性。
3. 材料缺陷检测声波在材料缺陷检测中具有独特的优势。
通过对声波的传播和反射特性进行分析，可以检测和评估材料中的缺陷，如裂纹、孔洞、腐蚀等。
声波的散射和干涉现象可以提供关于缺陷形态和位置的信息。
此外，声波的频率特性和衰减特性也可以用于评估缺陷的严重程度和影响范围。
二、声波在材料缺陷检测中的研究进展随着科学技术的不断发展，声波在材料缺陷检测中的研究也取得了许多进展。
1. 超声波成像技术超声波成像技术是一种常用的材料缺陷检测方法。
通过对材料中的超声波进行成像，可以实现对内部缺陷的检测和评估。
近年来，随着超声波成像技术的发展，分辨率和探测深度得到了显著提高，可以实现对微小缺陷的检测和定位。
2. 声波谱分析技术声波谱分析技术可以通过对声波的频率特性进行分析，实现对材料缺陷的检测和评估。
通过对声波信号的频谱分析，可以提取出与缺陷相关的频率成分，从而实现对缺陷的定位和识别。
《2024年二维磁振子晶体带隙优化及缺陷态性质的研究》范文
《二维磁振子晶体带隙优化及缺陷态性质的研究》篇一一、引言随着材料科学和纳米技术的飞速发展，二维材料因其独特的物理和化学性质，在电子器件、光子晶体、传感器等众多领域展现出了广阔的应用前景。
二维磁振子晶体作为二维材料中的一种新兴类型，具有优良的电磁性能和优异的物理特性，受到了科研人员的广泛关注。
本文主要探讨了二维磁振子晶体的带隙优化以及缺陷态性质，旨在为该领域的研究和应用提供理论支持。
二、二维磁振子晶体的基本性质二维磁振子晶体是一种具有周期性结构的二维材料，其结构由磁性离子和振动模式共同决定。
这种材料具有优异的电磁性能，包括高导电性、高导热性以及优异的磁学性能。
此外，其独特的周期性结构使得其在光子晶体、传感器等领域具有潜在的应用价值。
三、带隙优化的研究带隙是半导体材料中电子从价带跃迁到导带所需的能量，是衡量材料光电性能的重要参数。
对于二维磁振子晶体而言，带隙的大小直接影响到其电子和光子的传输性能。
因此，优化带隙对于提高二维磁振子晶体的性能具有重要意义。
本研究通过调整晶格常数、原子间距、磁性离子浓度等参数，实现了对二维磁振子晶体带隙的优化。
研究结果表明，通过适当调整这些参数，可以有效地增大或减小带隙，从而满足不同应用场景的需求。
此外，我们还发现，在某些特定参数下，二维磁振子晶体表现出间接带隙或直接带隙的特性，这为设计新型光电器件提供了新的思路。
四、缺陷态性质的研究缺陷是材料中常见的现象，对材料的物理和化学性质产生重要影响。
对于二维磁振子晶体而言，缺陷的存在可能会影响到其周期性结构，进而影响其电子和光子的传输性能。
因此，研究缺陷态性质对于理解二维磁振子晶体的性能具有重要意义。
本研究通过引入不同类型和浓度的缺陷，研究了缺陷对二维磁振子晶体电子结构和光学性质的影响。
研究结果表明，适量引入某些类型的缺陷可以有效地提高材料的导电性和光学性能。
然而，过多或不当的缺陷引入可能会导致材料性能的恶化。
因此，在实际应用中，需要合理控制缺陷的种类和浓度，以实现材料的最佳性能。
特色研究报告：低维电磁功能材料研究进展
特色研究报告：低维电磁功能材料研究进展摘要：电磁功能材料在军事隐身、信息对抗等国防军工以及电磁辐射防护、微波通信等民用技术领域有着广阔的应用前景。
特别是，低维电磁功能材料具有独特的电磁特性，在电磁波吸收与屏蔽、通信与成像、传感与检测等方面受到越来越多的关注。
总结了曹茂盛研究小组在低维电磁功能材料方面取得的重要研究进展，主要包括碳纳米管、石墨烯、碳化硅、氧化锌、过渡金属及其化合物、多铁材料等。
系统论述了低维材料的电磁响应，包括电荷输运、偶极极化、磁共振、磁涡流等。
重点总结了在电磁响应方面提出的重要的模型和公式，包括电子跳跃（EHP）模型、聚集诱导电荷输运（AICT）模型、类电容结构、等效电路模型以及等效串联电路方程和电导网络方程等。
揭示了低维材料电磁响应与电磁屏蔽和吸收之间的重要联系，即电磁能量转换机制，包括极化弛豫和电荷输运协同竞争机制以及界面散射、微电流、微天线辐射和介质弛豫的竞争协同作用等。
最后，深入剖析了该领域的发展进程，提出了该领域面临的重大挑战，并预测了未来的研究方向。
关键词：低维材料；电磁响应；能量转换；电磁特性；电磁屏蔽；微波吸收电磁功能材料支撑着电子科学和信息工程的发展，是信息、通讯、能源、医学、航空航天、军事等各个领域技术研发的重要基础。
例如，超长波（λ=104～105 m）导航系统可用于海上定位和通信；中短波（λ=1～103 m）手机收发器能让我们足不出户便知天下事；太赫兹、红外及X射线探测器和成像装置被广泛应用于医疗检测和军事装备领域。
随着科学技术的发展，高性能电磁功能材料研发将成为今后科学界新的研究热点之一，未来电磁功能材料和器件的创新将给人类带来更多意想不到的惊喜。
低维电磁功能材料的研发推动了全球高新技术领域的进步。
新的物理效应，新的电磁响应机制和电磁性能，新的低维材料以及多元化、微小型化和智能化的新型电磁器件，为电磁波吸收与屏蔽、探测与传感、成像、开关与滤波、光学与光电等领域的发展带来了无限的活力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
_______________________________收稿日期：2013-6-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（51025208）电磁缺陷修复材料研究进展陈海燕，谢建良，周佩珩，陆海鹏，邓龙江*(电子科技大学，国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心，四川 成都 610054)摘 要: 研究了电磁缺陷修复材料在飞行器边缘、缝隙等表面电磁缺陷散射控制中的应用，阐述了其原理和发展状况。
给出了表面电磁缺陷的基本定义，分析了其散射特点，并提出电磁缺陷修复原理及基本方法。
电磁缺陷修复材料主要包括用于表面波抑制的磁性材料、用于窄缝隙保证电连续的导电材料和用于边缘散射控制的渐变阻抗材料等三类，本文重点介绍了用于边缘散射控制的渐变阻抗材料。
该渐变阻抗材料基于图形渐变频率选择表面的概念，加载于边缘考虑平行极化和垂直极化两种情况，并与边缘锯齿化和未加载情况进行比较。
从研究情况来看，经过恰当的材料选取和合理的阻抗梯度设计，渐变阻抗材料可以有效控制边缘散射，并能取得宽带效果。
最后展望了渐变阻抗材料在电磁散射及电磁辐射领域的应用前景。
关键词: 电磁缺陷；渐变阻抗材料；边缘散射；电磁缺陷修复材料中图分类号：TN34 文献标识码： A 文章编号：1674—3962 (2013)01-Research Development of Electromagnetic Discontinuities RepairingMaterialsHai-Yan Chen, Jian-Liang Xie, Pei-Heng Zhou, and Hai-Peng Lu, Long-Jiang Deng *.(University of Electronic Science and Technology of China,National Engineering Research Center of Electromagnetic Radiation Control Materials, Chengdu, 610054, China)Abstract: The theory, application and development of electromagnetic discontinuities repairing materials in scattering controlling of electromagnetic discontinuities such as edge, gaps and grooves, and steps, are described in this paper. The definition and characteristic of surface electromagnetic discontinuities are analyzed, and the theory and methods for repairing electromagnetic discontinuities are also proposed. Electromagnetic discontinuities repairing materials including magnetic materials for suppression of surface wave, conductive materials for repairing the narrow gaps or grooves, and the tapered impedance materials for controlling edge scattering are discussed respectively, and one of which, the tapered impedance materials are illustrated particularly. The tapered resistive materials realized by geometric variation based on frequency-selective surfaces concepts is demonstrated having good suppression of edge scattering from a triangular metallic plate. Electromagnetic back-scattering of the as-prepared target from a triangular plate with edge tapered resistive sheet loading is proposed for both horizontal polarization and vertical polarization, and compared with that from the one of the same shape but loaded with serrated shaping or none resistive sheet on the edge.The results show that the tapered impedance materials can regulate effect edge scattering by choosing the appropriate materials and devising the reasonable gradient characteristic of the impedance. Some viewpoints of the tapered impedance material ’s future application in electromagnetic scattering and electromagnetic radiation domains are proposed.Keywords : Electromagnetic discontinuities, Tapered impedance material, Edge scattering, Electromagnetic discontinuities repairingmaterials1引言隐身能力是新一代作战飞行器最重要的技术特征之一[1]。
雷达系统是军事系统领域迄今为止最为有效的目标探测工具，它根据目标对雷达波的散射特性判定目标的性质。
雷达隐身技术成为最重要的一类技术，得到了世界各国的广泛关注，并取得了飞速发展。
目前隐身技术主要手段包括：外形隐身，雷达吸波材料RAM （Radar absorbing materials ）的应用，有源对消和无源对消[2]。
随着雷达隐身技术的发展，飞行器雷达舱、座舱、进气道等强散射源得到了有效控制[3]，这时，飞行器表面结构大量存在的缝隙、台阶、以及不可避免的边缘等弱散射源的隐身问题凸显，占总体散射的比重大大增加。
这些弱散射源如不加以控制，极大限制了极低RCS （Radar cross section ）装备的研制。
2基本定义2.1 电磁缺陷电磁缺陷被定义为在几何上或电特性上的任何突变[4]，主要包括边缘、缝隙、材料突变等，典型的电磁缺陷如图1所示。
目前飞行器等隐身目标的设计中，已经对目标进行了优化的结构隐身，有效抑制了镜面、角体等强散射源散射，而边缘、缝隙、材料突变等表面电磁缺陷这样的次散射源占总体散射的比重大大增加，且在某些极化和威胁角下的影响是非常明显的。
而且表面电磁缺陷往往是隐身装备不可避免的，比如隐形战机F22存在大量的表面电磁缺陷[5]，如图2所示。
因此，对边缘、缝隙、材料突变等表面电磁缺陷的散射机理及其后向RCS 减缩是进一步提高目标隐身特性的重要研究方向。
图1 典型电磁缺陷结构（其中-iP 表示入射波，s P -表示散射波） Fig1. Typical structures of electromagnetic discontinuities (where -i P is the incidence wave, and s P -is the scattering wave.).图2 F22战机表面电磁缺陷Fig. 2 Surface electromagnetic discontinuities of aircraft F22.散射源的散射特性与频率关系密切，G . T. Ruck 编著的《Radar cross section handbook 》给出了各种散射源的散射特性与波长（频率）之间的关系[6]，如表1所示。
来自镜面的强散射源，其雷达散射截面随着频率增加而增加，但电磁缺陷的雷达散射截面却随着频率的减小而增大的，比如尖端、多绕射边缘、二阶或高阶表面不连续缺陷、爬行波等的雷达散射截面与自由空间波长的平方甚至高次幂成正比，即与电磁波频率的平方甚至高次幂成反比。
因此，电磁缺陷的低频段电磁散射贡献远高于高频段。
表1 散射源散射特性与波长关系Table 1 Relationships between the scattering characteristics ofelectromagnetic scattering sources and wavelength2.2 电磁缺陷修复基本方法及原理本文探讨的电磁缺陷修复基本方法及原理仅限于雷达隐身材料的应用，而外形设计、有源或无源对消技术不予考虑。
针对边缘、尖端等表面电磁缺陷，其控制策略主要包括：用磁性类或介电类吸波涂层减小表面电流从而减小行波和爬行波回波；采用阻抗渐变结构（可以扩展至体边缘）以衰减边缘绕射回波和控制来自表面镜面回波的旁瓣[7]。
针对缝隙类表面电磁缺陷，其散射特性具有极化敏感性，电场极化方向与缝隙长边正交投影（只考虑窄缝隙情况），决定了其散射特性。
控制二维窄槽电磁散射，运用RAM 技术受到较大局限，二维窄槽的形状及其分布对其RCS 影响很大，采用导电性好的材料填充以保证其电连续是有效控制其散射的最佳方法[8]。
3电磁缺陷修复材料3.1磁性材料表面波是边缘、缝隙等表面电磁缺陷重要的散射机制，表面波传输至边缘、缝隙、几何突变等表面电磁缺陷，会产生强的回波贡献于后向散射，根据电磁波传输互易性，平面波入射到表面电磁缺陷将产生表面波。
磁性材料作为表面电磁缺陷修复材料中重要的一类材料，主要目的在于将表面波到达表面电磁缺陷之前尽可能衰减吸收。
Collin[9]发现感性阻抗表面只能传输磁场平行于表面的这种极化的束缚波。
金属表面其感抗和电阻相等，其表面电阻很低，则表面行波衰减是可以忽略，在遇到边缘等表面电磁缺陷会对RCS产生贡献。