电磁屏蔽机理及轻质宽频吸波材料的研究进展

发布时间：2021-03-19 10:26

　　随着智能通信系统、无线网络设备、电子探测设备等技术的发展,空间电磁波辐射对仪器设备的影响不断增大,电磁波屏蔽技术在电磁兼容（EMC）、抗电磁干扰（EMI）设计、飞行器隐身等方面有了越来越广泛的应用。目前,以铁氧体、碳化硅、石墨为代表的传统吸波材料普遍存在着吸收频带窄、吸收性能弱等缺点,一般通过掺杂改性的方法来提高其吸波性能,但得到的吸波层厚度较大,吸波效果不够理想,同时增加了设备质量,也无法达到飞行器减重的目的。近年来,以纳米吸波材料、复合型导电聚合物、石墨烯吸波材料以及超材料为代表的新型轻质宽频吸波材料得到了越来越多的关注。电磁波屏蔽机理主要基于电磁波的反射与吸收,大量的研究结果表明,与电磁波能量衰减相关的参量,如吸收频率、吸收厚度和吸收带宽,与吸波材料的成分和微观结构有着密切的联系。为了得到轻质宽频电磁波吸收材料,一方面电磁波应通过介质表面尽可能多地进入到材料内部,这需要材料具有良好的空间阻抗匹配性;另一方面,进入到材料内部的电磁波应尽可能多地衰减,转化成热能或其他形式的能量,这需要吸波材料具有较高的电损耗或磁损耗。铁氧体吸波材料在低频下具有良好的阻抗匹配性,但在高频波段,磁滞效应... 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(09)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

入射电磁波在材料中的传播途径[11]

Fan等[27]合成了正方形金属Fe纳米单晶,正方体块边长约180 nm,相对介电常数和相对磁导率的虚部在2～14 GHz之间具有较强的自然共振峰,峰带宽较大。经计算,含有26%(体积分数)正方体Fe单晶的石蜡复合材料反射损耗RL在-20 dB以下的频率范围达到6.5～18.0 GHz,如图3所示。Kong等[28]利用溶剂热反应法,以丙二醇作为溶剂,在聚乙二醇(PEG)的辅助下制备了单分散的金属镍三维花状结构。X射线衍射图谱和选区电子衍射分析表明这种金属微粉的成分为纯净的面心立方结构金属镍,如图4a、d所示。图4c中电子显微图像显示,镍微粉由薄片单体组成,薄片厚度为10～40 nm。

Kong等[28]利用溶剂热反应法,以丙二醇作为溶剂,在聚乙二醇(PEG)的辅助下制备了单分散的金属镍三维花状结构。X射线衍射图谱和选区电子衍射分析表明这种金属微粉的成分为纯净的面心立方结构金属镍,如图4a、d所示。图4c中电子显微图像显示,镍微粉由薄片单体组成,薄片厚度为10～40 nm。利用同轴网络失量分析仪对复合材料在0.05～18 GHz范围内的电磁波吸收性能进行研究,如图5所示。结果表明,含有50% (质量分数)镍的Ni/环氧树脂复合材料具有良好的电磁波吸收性能(反射损耗在-20 dB以下),吸波厚度为2.2～4.3 mm,吸波频率范围达到了5.2～11.7 GHz。当涂层厚度为2.5 mm、频率为10.3 GHz时,得到最大损耗值RL=-32.5 dB。同时,金属镍微粉的磁导率测试结果表明材料具有较宽频率范围内的磁自然共振峰,因此磁损耗较高,能够表现出比相同尺寸实心颗粒更好的电磁波吸收性能。


本文编号：3089434