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吸波材料的吸波原理

吸波材料多应用于隐身技术、
保温节能和人体防护等方面。
本课题拟引进吸波材料，
在
吸波的基础上考查其对多环芳烃的吸附性能、
将其和吸附材料相结合，
应用于微波紫外系统，
弥补吸附材料不吸波的性能，
使吸附态多环芳烃在微波紫外系统迅速升温解析降解。
活性炭
是集吸波和吸附性能于一身的良好材料，
但在矿化度分析方面，
活性炭在高温条件下被氧化
成对
CO
2
分析造成极大干扰。
现针对两种常用的吸波材料碳化硅、
铁氧体，
对其吸波原理和
抗高温和臭氧氧化进行研究。

吸波材料一般由基体材料和吸收介质复合而成，能将投射到它表面的电磁波能量吸收，
并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化成为热能或其他形式的能量。

一、吸波机理

二评价吸波材料的主要参数：

1
、吸波材料的电物理性能：

1
）电阻率（
ρ
）
，介质损耗很小或可忽略不计时，在金属介质、半导体介质型吸波材料
中，
其吸波性能主要由泄漏电导决定的。
所以电阻率对吸波性能有很大影响。
对于金属电阻
的本质，
在正常状态下声子和晶格缺陷所引起的电子散射是产生金属电阻的原因。
对于半导
体晶体，
电导率是由于导电的电子由价带跃迁到导带的热效应的结果。
此外，
除了自由电子
导电，半导体还有空穴导电的特征。

表
1
为几种半导体的电物理特性，
利用这些电物理特性可以指导制备性能优异的吸波材
料，例如对碳化硅的电阻率的控制，对碳化硅吸波材料的性能有很大影响。

表
1
几种重要的半导体的电物理特性

2
）复介电常数（
ε
）和复磁导率（
μ
）
，是吸波材料电磁特性的基本参数，其先进性和实
用性是用来评价吸波材料性能优劣的主要依据。
实验表明：
碳化硅的介电常数随烧结温度变
化范围较大，通过调整烧结温度达到调节电磁参数（
ε
，
μ
）的目的，可得到高频（
50GHz
）
下使用的性能优良的吸波材料。

3
）介质损耗角（
tg
δ
）
，是表征吸波材料的重要的电磁参数，多应用于实践。

tgδ
=
ε’’
/
ε’

ε’’
-
外加电场下，材料磁偶距重排引起损耗的量度

ε’
-
电场作用下产生的极化程度

2
、吸波材料的物理化学条件：

1
）当金属粉或金属组分的尺寸超过趋肤深度值一个数量级或者不多于一个数量级，而
且有介电性能的组分使按容积均匀分布的金属组分完全绝缘时，则材料的吸波能力最大；

2
）在热作用、腐蚀作用及其它影响的条件下，吸波材料的结构、成分及性能应具备高
度的稳定性。

3
、吸波材料的热物理性能，影响吸波材料的性能稳定的重要因素之一。改善吸波材料
的耐热冲击性，
克服其在高温条件下性能恶化，
吸波材料的研究方向之一即提高其热稳定性。
吸波材料的热稳定性与材料的成分、
物理化学性能、
机械性能及制品形状、
尺寸还有工作条
件和实验条件有关。

三、吸波材料分类

分为传统型和新型吸波材料两种，
其中传统型按其微波损耗机理分为：
电阻型吸波材料、
电介质型吸波材料和磁介质型吸波材料。

新型吸波材料包括：纳米材料、多晶铁纤维、手性材料、导电高聚物吸波材料、等离子
体吸波材料和可见光、红外及雷达兼容吸波材料等。

四、微波损耗