電磁吸波材料的吸波原理
發(fā)布日期： 2021-01-14 瀏覽人數(shù)：
電磁吸波材料(Material)的吸波原理
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吸波材料(Material)利用高導磁高損失之金屬，在超微分子結(jié)晶為多種軟磁性合金，疊以層層帶狀薄膜，寬頻段高效能吸收由電子元件，模組，表面電流所產(chǎn)生之微波雜訊，為各項電子設(shè)備(shèbèi)提供絕佳的ＥＭＣ解決方案．此種吸波材料可以做到超薄型主要應用領(lǐng)域：手機、電子儀器設(shè)備、高頻（Induction Heating）設(shè)備、微波有源器件、屏蔽箱、雷達及微波通信系統(tǒng)的雜波抑制、抗電磁干擾等技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)不同的應用頻段，可調(diào)整功能材料的濃厚和配方，制成不同厚度及功效的電磁波吸收膠。
主要原理有二：
1. 吸波材料(Material)內(nèi)填充的導電顆粒當填充一定體積份數(shù)時，相互接觸，形成電子連續(xù)（Continuity)狀態(tài)，當外界電磁場到導電橡膠(Rubber)外部時，強烈的電磁波打到導電顆粒自由電子上，自由電子自由運動，自由電子在運動過程中形成與外界電磁場相反的電磁場，內(nèi)外電磁場相互抵消，達到削弱電磁干擾波的作用；
2.吸波材料另外一個原理是能量轉(zhuǎn)化，能量守恒定律，電磁波打到自由電子上，自由電子運動過程中，由于導電顆粒是有一定電阻(resistance)，產(chǎn)生熱量(Heat)，即電磁干擾波——自由電子運動動能——熱能，以削弱電磁干擾波。
通過各向異性化提高磁性吸波材料性能
吸波材料是提高武器系統(tǒng)(system)生存能力和突防能力的有效手段，由此成為當今世界各國重點(zhòng diǎn)研究的高新技術(shù)之一。理論和實驗均證實材料各向異性化后其電磁性能改善，吸波性能提高; 同時，通過(tōng guò)改變形貌尺寸還可對其電磁參數(shù)進行調(diào)節(jié)，更有利于實現(xiàn)阻抗匹配; 此外，材料的片狀化、纖維化也更有利于吸波材料的輕型化，因此，具有各向異性的吸波材料研究對新一代薄、輕、寬、強隱身材料的研發(fā)具有重要意義。
對于傳統(tǒng)的球形磁性吸波材料，提高起始磁導率時，自然共振頻率就下降，反之，自然共振頻率上升，起始磁導率就下降，很難同時提高材料的磁導率和共振頻率。想要進一步提高磁性材料在高頻的磁性能，必須突破這一限制，而各向異性化是一個有效途徑。研究表明，具有各向異性的薄膜、纖維、片狀磁性材料可實現(xiàn)同時提高磁導率和共振頻率，具有優(yōu)異的高頻磁性能，應用在吸波材料領(lǐng)域可有更強更寬頻的雷達損耗效果。
一、磁性纖維吸波材料
磁性纖維吸波材料的強形狀各向異性使其在微波頻段具有較大的磁導率和磁損耗，研究發(fā)現(xiàn)長徑比為 50 的鐵氧體（Ferrite material）纖維與相同含量的非纖維磁性材料相比，磁導率增加 50 倍。同時，磁性纖維吸收劑在高頻下還具有較大的渦輪損耗、歐姆（Ω)損耗以及輻射損耗等，是一種強電磁波吸收材料。此外，該類吸收劑還具有質(zhì)量輕、面密度小、頻帶寬的優(yōu)點，并且可以通過調(diào)節(jié)纖維的長度、直、排列方式等調(diào)節(jié)材料的電磁參數(shù)，取向排列所形成的吸波涂層可在很寬頻段內(nèi)實現(xiàn)高吸收，質(zhì)量比傳統(tǒng)金屬微粉吸波材料減輕 40% ～60%，在輕質(zhì)、高效隱身材料的研制領(lǐng)域有良好應用前景。常見的磁性纖維吸波材料包括鐵纖維、鎳纖維、鈷纖維及其合金纖維。歐洲利用多晶鐵纖維吸波材料已成功研制出雷達隱身涂層，實現(xiàn)了寬頻吸收，其最大吸收可達 34 dB。纖維類復合材料是目前研究的熱點之一，例如，一種 Fe-Co 合金包覆碳纖維的磁性材料，在 2～18 GHz 頻段的反射損耗可達 －48.2 dB。
二、 磁性薄膜吸波材料
隨著物理氣相沉積及化學氣相沉積技術(shù)的發(fā)展，磁性薄膜吸收材料的電磁性能也不斷提高。雙扣充電頭是我堅持做的產(chǎn)品,主要原因是同時用兩個設(shè)備的人越來越多,充電也很麻煩,所以,我希望一個充電器可以同時給兩個設(shè)別充電。以 F
E、Co 基為主體的磁性合金(alloy)薄膜及多層膜在微波頻率下具有很高的磁導率和磁損耗，可實現(xiàn)微波的寬頻帶吸收。據(jù)報道，利用熱氧(Oxygen)化（oxidation)方法制備 CuO/Co / 碳纖維多層膜復合材料(Material)，最強反射損耗可以提高到－42.7dB，是一種理想的輕質(zhì)、強吸收、寬頻段微波吸收材料。
三、 片狀磁性吸波材料
對薄片狀鐵磁材料的研究表明，扁平率為 10～10000 時，其微波磁導率可以提高 10～100 倍。5G吸波材料在設(shè)計時，要考慮電磁波遭遇吸波材料表面時，盡可能完全穿過表面，減少反射；在電磁波進入到吸波材料內(nèi)部時，要使電磁波的能量盡量損耗掉。這是由于合金粉末的扁平率增大和粒徑減小引起顆粒的表面積增加，一方面粉末的空間電荷的極化以及相鄰粒子間的磁矩交換耦合（Coupling）作用增強，另一方面粉末的渦流損耗減小，從而增大了復合組分的復介電常數(shù)和復磁導率。
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