吸波材料研究新进展_胡小赛
新型吸波材料研究进展
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新型纳米吸波涂层材料
contents •引言•纳米吸波涂层材料概述•新型纳米吸波涂层材料的制备方法•新型纳米吸波涂层材料的性能表征•新型纳米吸波涂层材料的应用研究•研究展望与挑战•参考文献目录引言03现有吸波材料存在的问题传统吸波材料通常具有重量大、吸波频带窄等缺点，难以满足现代武器系统的高性能需求。
01当前雷达技术发展的现状与困境随着雷达技术的不断发展，其频率越来越高，传统吸波材料已经难以满足高频率下的吸波需求。
02吸波材料在军事、航空航天领域的重要性吸波材料可以吸收、散射和干涉敌方雷达波，提高武器系统的隐身性能和生存能力。
研究背景与意义研究目的：针对现有吸波材料存在的问题，本研究旨在开发一种新型纳米吸波涂层材料，具有轻质、宽频带、高效等优点，以满足现代武器系统的需求。
研究内容纳米吸波材料的制备工艺研究：探索合适的制备方法，获得高质量的纳米吸波材料。
纳米吸波材料的性能表征：通过实验测试，对其电磁性能、力学性能等进行全面表征。
纳米吸波材料的优化设计：通过理论计算和仿真，优化材料的组成和结构，提高吸波性能。
010*******研究目的与内容纳米吸波涂层材料概述纳米吸波涂层材料通常由导电纳米材料、绝缘层和粘合剂组成，其中导电纳米材料是核心部分，用于吸收电磁波能量并将其转化为热能或电能。
根据使用场景和性能要求，纳米吸波涂层材料可分为导电型、绝缘型和复合型三大类。
绝缘型纳米吸波涂层材料以陶瓷、聚合物等绝缘材料为主，具有较高的绝缘性和耐高温性能，但吸收效率较低。
导电型纳米吸波涂层材料以金属纳米材料为主，具有较高的导电性和吸收效率，但耐高温性能较差。
复合型纳米吸波涂层材料则结合了导电型和绝缘型的优点，具有较高的吸收效率和耐高温性能。
01在军事领域，纳米吸波涂层材料可用于制备隐形战斗机、隐形导弹等武器装备，提高其隐身性能和作战能力。
在航空航天领域，纳米吸波涂层材料可用于卫星、空间站等航天器的电磁屏蔽和隐身技术，提高其安全性和生存能力。
高温雷达吸波材料研究现状与展望
第29卷 第5期 无 机 材 料 学 报Vol. 29No. 52014年5月Journal of Inorganic Materials May, 2014收稿日期: 2013-09-17; 收到修改稿日期: 2013-11-08基金项目: 国家自然科学基金(51302206); 教育部博士点基金(20126120120016); 凝固技术国家重点实验室开放课题(SKLSP20-1305); 陕西省教育厅科研专项(2013JK0921, 2013JK0922, 2010JK643); “濮耐”教育奖学金青年教师科研基金National Natural Science Foundation of China (51302206); Research Fund for the Doctoral Program of Higher Edu-cation of China(20126120120016); State Key Laboratory of Solidification Processing in NWPU (SKLSP201305); Scientific Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department (2013JK0921, 2013JK0922, 2010JK643); Scientific Research Fund for Young Teachers of Puyang Refractories Education Sducation Scholarship作者简介: 丁冬海(1983–), 男, 博士, 讲师. E-mail:dingdongnwpu@ 文章编号: 1000-324X(2014)05-0461-09 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2014.13471高温雷达吸波材料研究现状与展望丁冬海1,2, 罗 发2, 周万城2, 史毅敏2, 周 亮3(1. 西安建筑科技大学 材料与矿资学院, 西安710055; 2. 西北工业大学 凝固技术国家重点实验室, 西安710072;3. 长安大学 材料科学与工程学院, 西安710061)摘 要: “薄、宽、轻、强”已经不能完全满足新型武器装备对雷达吸波材料提出的耐高温、抗氧化、高强度及高韧性等新要求。
吸波超材料研究进展
吸波超材料研究进展一、本文概述随着现代科技的不断进步，电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛，然而，电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。
为了有效地解决这一问题，吸波超材料应运而生。
吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料，能够实现对电磁波的高效吸收，因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述吸波超材料的研究进展，包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。
将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性，阐述其吸波原理及影响因素。
然后，将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。
接着，将讨论吸波超材料的制备方法，包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。
将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述，读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解，并为进一步的研究和开发提供有益的参考。
二、吸波超材料的基本原理吸波超材料，作为一种人工设计的复合材料，其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。
吸波超材料通过特定的结构设计，能够有效地调控电磁波的传播行为，从而实现高效的电磁波吸收。
吸波超材料的设计往往采用亚波长结构，这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径，使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉，从而增加电磁波与材料的相互作用时间，提高电磁波的吸收效率。
吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率，这使得电磁波在材料内部传播时，会经历与常规材料不同的物理过程。
当电磁波进入吸波超材料时，由于介电常数和磁导率的负值特性，电磁波的传播方向会受到调控，从而实现电磁波的高效吸收。
吸波超材料还可以通过引入损耗机制，如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等，将电磁波的能量转化为其他形式的能量，如热能，从而实现电磁波的衰减和吸收。
这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。
吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制，实现电磁波的高效吸收。
【发展战略】吸波材料的发展与应用
吸波材料的发展与应用姚中 姚丽姜 虞维扬（１．宝钢集团上海钢铁研究所，上海200940；2．宝钢集团上海五钢有限公司特钢技术中心，上海200940)摘要：本文主要综述吸波材料的进展和最新发展情况，指出吸波材料研究不仅在军事上有着重大意义，而且对民用电子行业如抗干扰器件的开发起着推进作用。
目前，吸波材料已向产品化方向发展，且应用范围不断扩大，有着极大的潜在市场。
关键词：隐身技术；隐身材料；吸波材料；抗干扰；纳米Developments and Applications of ElectromagneticWave Absorbing MaterialsYaoZhong Yao Lijiang Yu Weiyang(1．Baosteel Group Shanghai Iron & Steel Research Institute．Shanghai 200940，China：2．Baostel Group Shanghai No．5 Steel Co．，Ltd．，Special Steel TechnicalCenter,Shanghai 200940，China)Abstract：The developments and progresses of wave absorbing materials were reviewed．It was pointed out that researches on wave absorbing materials not only are important to military industry but also Can promote the civil electronic industry in developing anti-interference devices．Currently, the application wave absorbing materials has been industrialized．It has found an increasing wide utlization with a huge potential market．Keywords：stealth technology；stealth material；wave absorbing material；anti—interference；nanometer1 引言隐身技术是上世纪末发展起来的一门新兴边缘科学，涉及多种技术领域，应用十分广泛，从各种武器的装备、飞行器的隐身到通信设备的抗干扰，隐身技术已成为现代战争中的“秘密武器”，在实战中发挥了巨大作战效能。
核壳式链状电磁复合吸波材料的研究进展
核壳式链状电磁复合吸波材料的研究进展目录一、内容综述 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状概述 (4)二、核壳式链状结构设计 (5)2.1 核心材料的选取与特性 (6)2.2 壳层材料的性质与功能 (8)2.3 链状结构的构建与优化 (9)三、电磁波吸收机制探讨 (10)3.1 电磁波吸收原理 (11)3.2 复合吸波材料的设计策略 (12)3.3 吸波性能的评价方法 (13)四、实验方法与性能测试 (15)4.1 实验材料制备 (15)4.2 性能测试方法 (16)4.3 结果分析与讨论 (17)五、核壳式链状电磁复合吸波材料的优化与改进 (18)5.1 结构调整与参数优化 (20)5.2 功能性改进与应用拓展 (21)5.3 技术挑战与未来展望 (22)六、结论与总结 (23)6.1 研究成果总结 (24)6.2 存在问题与不足 (26)6.3 对后续研究的建议 (27)一、内容综述随着现代无线通信技术的迅猛发展，电磁波干扰与辐射问题日益凸显，成为制约电子设备性能的重要因素。
在此背景下，核壳式链状电磁复合吸波材料应运而生，成为研究热点。
这种材料通过将磁性颗粒均匀分散在聚合物基体中，形成一种具有核壳结构的链状排列，从而实现了对电磁波的高效吸收与屏蔽。
核壳式链状电磁复合吸波材料在制备工艺、性能优化及应用领域等方面取得了显著的研究进展。
在制备工艺方面，研究者们通过改进的传统制备方法，如原位聚合法、悬浮聚合法等，成功制备出了具有不同形貌和粒径分布的核壳式链状电磁复合吸波材料。
这些方法不仅提高了材料的制备效率，还保证了其优异的性能表现。
在性能优化方面，研究者们通过调整磁性颗粒与聚合物基体的配比、添加助剂以及优化制备工艺等手段，实现了对核壳式链状电磁复合吸波材料吸波性能的调控。
通过引入磁性颗粒间距调控剂，可以有效地减小颗粒间的磁间距，从而提高吸波性能；同时，通过添加特定功能的助剂，如吸波剂、抗氧化剂等，可以进一步提高材料的耐热性、抗氧化性和耐候性。
超材料吸波器的研究进展
Instrumentation and Equipments 仪器与设备, 2019, 7(2), 133-141Published Online June 2019 in Hans. /journal/iaehttps:///10.12677/iae.2019.72019Research Progress of MetamaterialAbsorberJiali Chai, Yanjie Ju*School of Electrical and Information Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian LiaoningReceived: Jun. 3rd, 2019; accepted: Jun. 21st, 2019; published: Jun. 28th, 2019AbstractIn order to make better use of electromagnetic waves and eliminate their negative effects, meta-material absorbers have become a major research direction. This is a device that converts elec-tromagnetic wave energy incident on its surface into other energy to deplete it through special structures and materials. Its particularity based on the application of metamaterials, and its unique electromagnetic properties compared with natural materials make it has great signific-ance in the electromagnetic field. In this paper, the current research status of supermaterial ab-sorbers at home and abroad will be introduced through the structures, mechanisms and materials of the absorbers. For the structures, it mainly introduces two types of tiled-array structure and three-dimensional structure. For the absorption mechanisms, it mainly introduces the frequency selection surface, electromagnetic resonance and surface plasma. For the materials, it introduces metal materials, ferrite materials, carbon materials and new materials in detail. With the conti-nuous innovation in the field of materials and the unremitting efforts of researchers, we believed the absorbing device will be applied to more and more fields with more perfect performances and shine in both the civilian and military fields.KeywordsMetamaterials, Absorber, Graphene, Absorbing Mechanism超材料吸波器的研究进展柴佳丽，鞠艳杰*大连交通大学电气信息工程学院，辽宁大连收稿日期：2019年6月3日；录用日期：2019年6月21日；发布日期：2019年6月28日*通讯作者。
电磁屏蔽和吸波材料的研究进展
电磁屏蔽和吸波材料1、引言随着现代电子工业的快速进展,各种无线通信系统和高频电子器件数量的急剧增加,导致了电磁干扰现象的增多和电磁污染问题的日渐突出。
电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。
电磁波辐射产生的电磁干扰〔EMI〕不仅会影响各种电子设备的正常运行，而且对身体安康也有危害。
目前,主要的抗电磁千扰技术包括:屏蔽技术、接地技术和滤波技术。
其中,屏蔽技术的主要方法是承受各种屏蔽材料对电磁辐射进展有效阻隔与损耗。
吸波功能材料的争论是军事隐身技术领域中的前沿课题之一，其目的是最大限度地削减或消退雷达、红外等对目标的探测。
世界上多个国家相继开放了对战机、巡航、舰艇等军事用吸波材料的争论。
由于电磁屏蔽材料和吸波材料在社会生活和国防建设中的重要作用，因而其争论开发成为人们日益关注的重要课题。
2、电磁屏蔽和吸波材料的根本原理材料对电磁波屏蔽和吸取的程度用屏蔽效能〔SE〕来表示，单位为分贝(dB)，一般来说，SE 越大，则衰减的程度越高。
2.1屏蔽体对电磁波的衰减机理屏蔽体对电磁波的衰减机理有3 种: (l)空气·屏蔽体界面的阻抗不连续性,对入射电磁波产生反射衰减; (2)未被外表反射而进入屏蔽体内的电磁波被屏蔽材料吸取的衰减; (3)进入屏蔽体内未被吸取衰减的电磁波到达屏蔽体一空气界面时因阻抗不连续性被反射,并在屏蔽体内部发生屡次反射衰减。
屏蔽效能可用下式表示：SE = SET + SER+ SEA M(1)式中：SE 表示反射损失，SE 表示吸取损失，SE 表示屡次反射损R A M失。
2.2吸波材料的根本物理原理吸波材料的根本物理原理是，材料对入射电磁波实现有效吸取，将电磁波能量转换为热能或其它形式的能量而损耗掉。
该材料应具备两个特性即波阻抗匹配特性和衰减特性。
波阻抗匹配特性即制造特别的边界条件是入射电磁波在材料介质外表的反射系数r 最小，从而尽可能的从外表进入介质内部。
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CARBON TECHNIQUES炭素技术2016年第2期第35卷2016№2Vol．35吸波材料研究新进展胡小赛，沈勇，王黎明，郑景景，程洋，邢亚均(上海工程技术大学服装学院，上海201620)摘要：吸波材料是实现雷达隐身的关键材料，其研究对军用和民用都具有非常重要的意义。
由于传统吸波材料存在吸收频带窄、吸收强度弱及密度大等问题，“薄、宽、轻、强”的新型吸波材料成为当前研究的热点。
本文综述了炭系吸波材料、导电高聚物、手性吸波材料及超材料等吸波材料的最新研究应用现状，并展望了吸波材料未来发展趋势。
关键词：炭系吸波材料；导电高聚物；手性吸波材料；超材料中图分类号：TB34；TN972文献标识码：A文章编号：1001-3741(2016)02-11-07DOI:10.14078/ki.1001-3741.2016.02.003Research progress of novel microwave absorbing materialsHu Xiao -sai ，Shen Yong ，Wang Li -ming ，Zheng Jing -jing ，Cheng Yang ，Xing Ya -jun(College of Fashion,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China)Abstract:Microwave absorbing materials play an important role in the radar stealth.Research on microwave absorbing materials is significant for both military and pared with the traditional microwave absorbing materials,novel microwave absorbing materials with broad absorption frequency band,strong absorption capacity,low density and light weight have drawn considerable in -terests due to their unique electric properties.In this paper,microwave absorbing materials including carbon-based materials,con -ductive polymers,chiral materials and meta-materials were reviewed in detail and the future developments of the microwave absorb -ing materials were prospected.Key words :Carbon-based material ；conducting polymer ；chiral materials ；meta-materials基金项目：上海市教委科研创新（重点）项目(12zz180)作者简介：胡小赛（1988-），男，在读硕士研究生，从事电磁屏蔽及吸波材料的研究。
通讯作者：沈勇，E -mail ：shenyong@ 。
收稿日期：2015-09-15随着新型雷达、先进探测器探测技术的相继问世，未来战场上的各种武器系统和战略目标面临着更加严重的威胁，现代军事隐身技术作为提高武器系统生存能力有效手段，受到世界各国的高度重视[1-2]。
通过隐身技术可以减小目标的雷达散射截面，衰减雷达回波强度，进而提高武器装备在战场上的生存和突防攻击能力[3-4]。
因此，吸波材料技术的发展和应用成为现代军事研究的关键。
除了在军事隐身领域，吸波材料也是微波暗室、电磁信息泄漏防护、电磁辐射防护、建筑吸波材料等国防军工与民用技术领域中的关键材料[5]。
本文结合国内外学者的研究情况，综述了炭系吸波材料、导电高聚物、手性吸波材料、超材料的最新研究进展，并指出了目前吸波材料存在的问题以及今后的主要研究方向。
1吸波材料的研究现状1.1炭系吸波材料炭系吸波材料主要包括碳纳米管、石墨烯等，具有原料来源广泛、制备工艺简单、电导率高、温度稳定性好等优点。
碳纳米管（CNTs)是由石墨平面绕着中心轴按一定的螺旋度卷曲而成的管状物，管壁是由接近完美的六边形排列的碳原子组成，特殊的结构和介电性能使其作为吸波材料具有质量轻、兼容性好、吸波频带宽等优点。
但是CNTs 不易与空气达到阻抗匹配，而CNTs 复合磁性材料可以减小其复介电常数的实部和虚部，从而实现介质与空气的阻抗匹配，有利于微波在材料中的损耗[6-7]。
Gan Jet Hong Melvin 等[8]研究了纳米Ag 包覆CNTs （Ag@CNTs ）复合材料及CNTs 在0.5~14GHz 吸波性能，当涂层厚度为1mm 时，复合材料的反射损失小于-10dB 的频带为11.7~14.0GHz ，最大反射损失为12.9GHz 的-21.9dB ；而CNTs 的反射损失小于-10dB 的频带为12.1~14.0GHz ，最大反射损失为13.5GHz 的-14.1dB ，见图1。
Ag 包覆CNTs 使得吸波介质的阻抗更加接近自由空间的阻抗，从而使得电磁波能实现在第35卷炭素技术介质表面几乎零反射，因此Ag@CNTs 的吸波性能优于CNTs 。
Xiaosi Qi 等[9]通过化学气相沉积法使Fe 沉积在CNTs 表面制得核-壳结构的Fe/CNTs 复合材料，在1~18GHz 复合材料的厚度为1.5mm 时，吸收损耗小于-10dB 带宽为3.1GHz ，在17.15GHz 出现最大吸收损耗为-40.15dB 。
更进一步，Jun Qiu 等[10]以树状结构的Fe 3O 4-CNTs-HPCFs 为吸收剂，石蜡为基体制备微波吸收复合材料，并测试了其在2~18GHz 的电磁性能。
由于碳纳米管的缺陷、多孔结构及悬空键的存在以及Fe 3O 4和CNTs-HPCFs 之间的协同作用，材料表现出优异的吸波性能。
涂层厚度为1.5~3.0mm 时，反射率在10.2~18GHz 波段内小于-15dB ；当涂层厚度为2.5mm 时，在14.03GHz 出现最优反射率峰值可以达到-50.9dB 。
然而，涂层中过量的CNTs 会导致辐射到介质表面的电磁波出现明显的趋肤效应，产生界面反射从而降低吸波性能。
目前研究的主要方向是碳纳米管/聚合物复合吸波材料，但CNTs 之间存在较强的范德华力作用，极易发生缠绕和团聚，在聚合物中均匀分散是一个难点。
研究表明：改变碳纳米管的表面处理工艺能改善其在介质中的分散性进而增强碳纳米管类吸波材料的吸波性能。
Junye Cheng 等[11]用等离子对CNTs 进行前处理然后在其表面原位聚合生成PANI 复合体，研究了其导电性能和吸波性能。
结果显示：与纯CNTs 相比，PANI 包覆的CNTs 表面粗糙且交织现象变弱，说明采用此法能很好地解决CNTs 的分散问题，而良好的分散性是提高材料吸波性能的有效途径。
其中经前处理的复合材料的直径达150nm ，而未经前处理的直径小至80nm ，表明等离子前处理有利于PANI 在CNTs 表面原位聚合，使复合材料兼具良好的磁性能和电性能。
另外，由于CNTs 和PANI 的相互作用增强了电子离域，有利于复合材料提高导电性能，所以前处理的复合材料的导电率可达4.542S/cm ，未经前处理的复合材料的导电率仅有0.443S/cm 。
在2~18GHz 测试了吸波性能，前处理的复合材料的最大吸收损耗为14.24GHz 的-34.3dB ，反射损耗小于-20dB 的带宽达6GHz ，显示出良好的宽频吸收特性。
石墨烯具有介电损耗高和低密度等优点，在微波吸收方面具有良好的研究应用前景。
但高的介电损耗很难获得良好的电磁参数，导致石墨烯的阻抗匹配性能较差，采用其他材料修饰石墨烯改变介电常数能明显改善材料的吸波性能[12]。
Meng Zong 等[12]采用水热法合成了还原氧化石墨烯（RGO ）/CoFe 2O 4复合材料。
TEM 和SEM-EDS 显示CoFe 2O 4纳米片直径为15~20nm ，均匀地分散在纳米RGO 的表面。
室温下CoFe 2O 4、RGO-CoFe 2O 4的饱和磁化强度、矫顽力及剩余磁化强度分别为63.7emu/g 、792Oe 、25.6emu/g 和53.6emu/g 、768Oe 、25.3emu/g ，可见由于无磁性的RGO 的存在，使得RGO-CoFe 2O 4的饱和磁化强度低于CoFe 2O 4的饱和磁化强度。
在2~18GHz 内，RGO-CoFe 2O 4的介电损耗角正切值均大于0.3，从而使得复合材料具有明显的介电损耗。
复合材料在15.6GHz 、1.6mm 厚度处有最大反射损失-44.1dB ，在厚度1.5mm 处的吸收损耗小于-10dB 的带宽达6.4GHz(10.8~17.2GHz)；而CoFe 2O 4吸收损耗在测设频率内仅达-4dB 。
引入CoFe 2O 4，一方面使得RGO 的复介电常数降低，有利于阻抗匹配；另一方面，高的损耗角正切利于微波衰减损耗，从而能显著提高介质的吸波性能。
Zetao Zhu 等[13]使用镍修饰石墨烯，当镍的质量分数为54%时而涂层厚度是2.5mm 时，吸收损耗优于-10dB 的频带在11.3~17.5GHz ，最大吸收损耗是14.1GHz 的-21.6dB 。
这说明在石墨烯表面修饰导电颗粒，可以明显改善材料的电磁波吸收性能。
Lei Wang 等[14]用NH 4HCO 3改性石墨烯制得N-石墨烯，然后利用原位聚合法制得N-石墨烯@聚苯胺核-壳结构的复合材料，接着利用共沉淀法制得N-石墨烯@聚苯胺/Fe 3O 4复合材料。
当N-石墨烯@聚苯胺涂层厚度是3mm 时，最大吸收损耗值是-24.6dB ，吸收损耗小于-10dB 的带宽为1.2GHz （6.5~7.7GHz)；当N-石墨烯@聚苯胺/Fe 3O 4涂层厚度是2.7mm 时，最大吸收损耗值是14.8GHz 的-40.8dB ，吸收损耗小于-10dB 的带宽达5.1GHz （10.4~15.5GHz)。
Meng Zong 等[15]通过水热法制备了还原氧化石墨烯（RGO ）/Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4复合材料，并研究了其在2～18GHz 的微波吸收性能。
由于纳米Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4粒子的作用，RGO/Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4复合材料不仅具有较大的介电图1碳纳米管和银包覆碳纳米管的吸波损耗Fig.1Reflection loss of the modified CNT composite (d =1mm)and Ag/CNT hybrid nanocomposite (d =1mm)in the range of 0.5~14GHz12··第2期损耗，同时具有磁损耗，使得吸波介质不仅易于达到阻抗匹配，也能提高其微波衰减性能。