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| 無(wú)機(jī)吸波材料的主要種類(lèi)及功能介紹 |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-09-16 10:59:43 瀏覽次數(shù)： |
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（中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/遠(yuǎn)志）隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的影響日益增大。在機(jī)場(chǎng)，飛機(jī)航班因電磁波干擾無(wú)法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院，移動(dòng)電話常會(huì)干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。此外，在未來(lái)高技術(shù)、立體化戰(zhàn)爭(zhēng)中，武器裝備隨時(shí)面臨著探測(cè)與反探測(cè)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。提高軍事裝備的戰(zhàn)術(shù)技能，隱身技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的重要研究課題。吸波材料是隱身技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將吸波材料引入隱身技術(shù)的研究受到世界各國(guó)的高度重視。
1 鐵系吸波劑
1.1 金屬鐵微粉
金屬鐵微粉吸波劑主要是通過(guò)磁滯損耗、渦流損耗等吸收衰減電磁波，主要包括金屬鐵粉、鐵合金粉、羰基鐵粉等。金屬鐵微粉吸收劑具有較高的微波磁導(dǎo)率，溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但是其抗氧化、抗酸堿能力差，介電常數(shù)大，頻譜特性差，低頻吸收性能較差，而且密度大。
1.2 多晶鐵纖維
多晶鐵纖維具有很好的磁滯損耗、渦流損耗及較強(qiáng)的介電損耗，并且是良好的導(dǎo)體，在外界電場(chǎng)作用下，其內(nèi)部自由電子發(fā)生振蕩運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生振蕩電流，將電磁波的能量轉(zhuǎn)化成熱能，從而削弱電磁波。目前國(guó)內(nèi)制得軸徑比為20～35的多晶鐵纖維，在8.5-14.6 GHz范圍內(nèi)反射損耗小于-10dB，在11.3 GHz處最大損耗為-21.8dB。
1.3 鐵氧體
鐵氧體吸波材料是研究較多也較成熟的吸波材料。它的優(yōu)點(diǎn)是吸收效率高、涂層薄、頻帶寬；不足之處是相對(duì)密度大，使部件增重，以至影響部件的整體性能，高頻效應(yīng)也不太理想。在研制鐵氧體方面日本處于世界領(lǐng)先地位，研制出一種由阻抗變換層和低阻抗諧振層組成的雙層結(jié)構(gòu)高效寬頻吸波涂料，可吸收1～2 GHz的雷達(dá)波，反射率為-20 dB，是目前最好的吸波吸收劑。另外，同時(shí)摻入幾種不同類(lèi)型的吸收介質(zhì)，也會(huì)產(chǎn)生部分的累積效果，其吸收頻帶也明顯增加，而且最大反射損耗也明顯增加，對(duì)展寬材料的有效吸收帶寬非常有利。
2 碳系吸波劑
2.1 石墨、乙炔炭黑
據(jù)報(bào)道乙炔炭黑屬介電型吸收劑，由于其粒徑為納米級(jí)，不僅能吸收電磁波，還能有效抑制紅外輻射；石墨在二戰(zhàn)期間就被用來(lái)充填在飛機(jī)蒙皮的夾層中吸收雷達(dá)波，由于其密度低，也常被用來(lái)充填在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中。導(dǎo)電炭黑還被用來(lái)與高分子材料復(fù)合，調(diào)節(jié)高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電率，達(dá)到吸波效果，但石墨、乙炔炭黑作為高溫吸收劑的缺點(diǎn)是高溫抗氧化性差。
2.2 碳纖維
碳纖維是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱所形成的纖維狀碳材料，它是不完全的石墨結(jié)晶沿纖維軸向排列的物質(zhì)，其碳含量為90%以上。隨碳化溫度的升高，碳纖維結(jié)構(gòu)由亂層結(jié)構(gòu)向三維石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，層間距減小，電導(dǎo)率逐步增大，易形成雷達(dá)波的強(qiáng)反射體，如高溫處理的石墨纖維。低溫處理的碳纖維，結(jié)構(gòu)疏松散亂，是電磁波的吸收體，是良導(dǎo)電性的電損耗材料。因此，只有經(jīng)過(guò)特殊處理的碳纖維才能吸收雷達(dá)波。
2.3碳納米管
在1991年發(fā)現(xiàn)碳納米管(CNTS)以來(lái)，眾多研究者對(duì)它的納米和微型器件的研究更加重視。碳納米管作為導(dǎo)電物質(zhì)，其特殊的物理和化學(xué)性能使得它廣泛的被用作吸波材料。在用適量稀土氧化物改性，并與環(huán)氧樹(shù)脂充分混和制成復(fù)合吸波材料后，碳納米管的吸波性能可大幅提高。
3 陶瓷系吸波劑
用于高速飛行器組件上的雷達(dá)吸波材料要承受長(zhǎng)時(shí)間高溫工作的特點(diǎn)，而陶瓷材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和熱物理性能，特別是耐高溫、強(qiáng)度高、蠕變低、膨脹系數(shù)小、耐腐蝕性強(qiáng)和化學(xué)穩(wěn)定性好，同時(shí)又具有吸波功能，能滿足隱身的要求，因此已被廣泛用作吸收劑。陶瓷吸波材料主要代表有碳化硅吸波材料、碳化硅復(fù)合吸波材料。
3.1 碳化硅
在陶瓷吸波材料中，碳化硅是制作多波段吸波材料的主要組分，有實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)、薄層、寬頻帶和多頻段吸收的可能，應(yīng)用前景廣闊。
3.2 碳化硅復(fù)合材料
碳化硅-碳纖維材料綜合了SiC耐高溫氧化和碳纖維的高強(qiáng)度與導(dǎo)電優(yōu)點(diǎn)而成為一類(lèi)新型陶瓷纖維材料，它的損耗效應(yīng)綜合了介電損耗和磁損耗，這是由于該纖維是以β-SiC型微晶與自由狀態(tài)的x(x可以是C、N、Pe、Ni、Co、Zr單獨(dú)一種或同時(shí)多種元素)成混晶狀態(tài)。通過(guò)聚碳硅烷與瀝青共混紡絲，然后將其硫化使之成為熱不熔化體，在N2氣流下以200～250℃/h的升溫速度加熱至1000～1200℃ ，燒結(jié)一定時(shí)間，轉(zhuǎn)化為SiC-C纖維。這種纖維具有吸收雷達(dá)波的功能，經(jīng)過(guò)與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合制成平板，衰減-10 dB的頻帶寬度超過(guò)10 GHz。
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