碳基气凝胶复合材料电磁波吸收材料研究进展

随着无线电通信技术和各种电子设备的广泛应用,电磁污染日益严重,具有三维多孔结构的电磁波吸收材料成为科学研究的热点。总结了碳基气凝胶复合材料的研究进展,详细介绍了石墨烯气凝胶、生物质衍生的碳气凝胶和聚合物衍生的碳气凝胶的多种制备方法,碳气凝胶与磁性颗粒、碳化硅、碳纳米管和MXene复合而成的复合碳基气凝胶吸波材料的吸波性能。简要阐述了吸波材料的损耗机理,讨论了碳基气凝胶复合材料的组分、微观结构和损耗机制对吸波性能的影响。最后,就目前研究现状总结了碳基气凝胶复合材料在制备和性能提升方面的挑战,展望了碳基气凝胶复合材料的研究重点和发展方向。     

碳基纳米吸波材料制备的研究进展

为探索民用电磁屏蔽和军用隐形碳基高性能吸波材料的制备,研究了碳纳米管和磁性金属复合,碳纳〖JP2〗米管和铁氧体复合,碳纳米管/聚合物复合,碳、石墨基复合等碳基吸波材料的不同复合和制备方法,比较了其反射损耗等不同的特点、影响因素和性能特点及其相关应用。结果表明,多元复合、低维化、工艺优化是其制备的有效途径。     

反射和吸收电磁波的柔性材料

目前控制电磁波污染的主要措施有:吸波、滤波、对抗和屏蔽.对电磁波吸收和屏蔽的柔性材料有吸收型和反射型两种.反射型有:金属丝混编织物、金属纤维混纺和纯纺织物、化学镀金属织物和金属涂层织物等.     

基于 VO2的温控可调谐极化无关超材料吸波体设计

基于二氧化钒（VO2）薄膜的绝缘-金属相变特性,提出了一种温控可调谐的极化无关超材料吸波体,研究了单环、双环和三环结构超材料吸波体对电磁波的吸收特性和温控可调谐特性。当电磁波垂直入射时,单环、双环和三环结构超材料吸波体在 2~20 GHz 范围内分别出现了 1 个、2 个和 3 个吸收峰,随着结构单元环数增加,吸收峰逐步增加;由于超材料吸波体是二维全向对称的,故其吸收特性是电磁波极化无关的;当温度从 40 ℃ 至 80 ℃变化时, 吸收特性发生明显的变化,实现了极化无关超材料吸波体的可调谐效果。     

基于连通矩形谐振环结构的双波段左手材料吸波器

提出了一种工作于电磁波平行入射情况下的双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,充分利用电磁超材料的强谐振损耗性质,通过合理设计左手材料的电磁参数,并利用 CST 对其进行结构进行仿真优化,设计出具有较佳吸波效果的吸波器,使其中两个吸收峰位于以 5.41GHz、7.11GHz频段,且吸收率高于同频段的传统碳膜材料吸波器。制备了双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,并测量其传输特性。实验结果表明,实验与仿真结果一致。该吸波器可作为微波电路的衰减器,取代传统吸波器结构。     

新型纳米吸波涂层的研究

雷达吸波材料吸收电磁波的能力主要靠材料自身的电性能和磁性能业吸收一定频率范围内的电磁波。作者主要研制纳米材料作为新型的吸波材料的损耗介质，测量了β-Ni(OH)2、β-Ni(OH)2-Co、β-FeOOH和混合纳米粉末的频率反射特性。结果表明制备的纳米粉末不仅可以吸收电磁波，而且吸收性能优于其他一些常用的吸收材料，其最大吸收值可达40dB。     

基于钒钛磁铁矿尾矿的发泡陶瓷制备及性能研究

攀西地区铁尾矿的大量堆积严重污染了当地的生态环境。固废基发泡陶瓷吸波材料在解决铁尾矿堆积问题的基础上,推进了发泡陶瓷在吸波材料领域的应用。通过正交试验探索了烧结温度、保温时间和发泡剂掺量对发泡陶瓷物理性能的影响,并综合分析得出优选烧结方案：烧结温度为1190℃,保温时间为60 min,发泡剂掺量为质量分数0.3%。依照此方案制备的发泡陶瓷体积密度为0.23 g/cm³,体积吸水率为0.76%,抗压强度为0.73 MPa,导热系数为0.06 W/(m·K),孔隙率为89.89%。在正交试验制定的工艺基础上,探索了试样厚度对发泡陶瓷吸波性能的影响。研究结果表明：在烧结温度1170℃,吸波剂掺量为质量分数30%时,厚度为15 mm的发泡陶瓷吸波性能最优,在0.5～18 GHz的频率范围内反射损耗降低至-28.58 dB,显示出2.35 GHz的有效吸收带宽。该研究为钒钛磁铁矿尾矿的资源化利用和发泡陶瓷在吸波材料方面的运用提供了参考。     

一种常温水相一步还原法制备Co/C复合材料的方法

本项目的目的与设计思路是制造一种用碳包裹金属钴粒子的复合材料,通过这种方法改变金属钴密度,以此来解决吸波涂料重量大的问题。同时,通过用碳材料来进行包裹,改变其介电性弱这一问题,提高了以单一金属作为主要组分的吸波材料的吸波性能。设计了一种反应温度在30℃～40℃之间的还原法制备钴碳复合材料工艺,改善了传统水热法合成钴碳复合材料能耗大的问题。     

电磁防护材料专题

纳米Ni粉的表面改性及电磁波吸收性能研究；射频吸波材料波导测试法装置转换接头的仿真分析；非连续体吸波平板的设计制备及吸收机理分析；射频吸波材料测试的时域及频域分析。     

石墨烯基纳米红外吸波材料的制备及消光性能研究

作为单原子厚度的碳材料,石墨烯因具有低密度、高比表面积和电子迁移率的特性,易于满足吸波材料所需的要求。目前,单一的吸波材料难以达到多波段、宽频带的吸收效果,为了拓宽其红外吸收频带,通过将氧化石墨烯与纳米γ-Al2O3复合,并采用水合肼原位还原制备石墨烯基吸波材料。利用Raman、XRD、FT-IR、EDX和SEM对复合材料的结构与形貌进行了分析,同时测试了烟幕对1.06 m激光和8～12 m波段的红外消光特性,结果表明,石墨烯基吸波材料对红外激光系统以及红外热像仪均具有一定的干扰作用。     

纳米吸波材料的物理实质及研究进展

吸波材料是隐身技术的关键材料,纳米材料由于其特殊的量子尺寸效应和隧道效应等产生的优良的电磁波吸收性能而受到世界各国的重视．本文简单介绍了吸波材料的工作原理,进而阐述了纳米吸波材料吸收电磁波的物理实质．详细介绍了纳米涂敷型吸波材料和纳米结构型吸波材料的研究现状,并对纳米吸波材料的发展趋势进行了展望．     

NiCuZn铁氧体基复合材料表面波吸波特性研究

制备了可以适用于P波段的NiCuZn铁氧体基复合材料,研究了基于NiCuZn铁氧体的复合型吸波材料对P波段电磁波表面波抑制的影响。并基于Stratton提出的表面波衰减率计算方法,分析了表面波衰减率与吸波材料厚度的关系,研究了不同电磁波铁氧体吸收剂含量的复合型吸波材料所对应的表面波吸波频带。研究结果表明:随着复合材料中铁氧体吸收剂质量占比的增大,其电磁参数均随之增大;当铁氧体与石蜡质量比为5∶1时,厚度为10 mm的复合型吸波材料具有最好的表面波衰减率;吸波材料在570～998 MHz的表面波衰减率均大于20 dB/m。     

流延法制备铁基吸波电磁厚膜的工艺和吸波性能研究

采用流延法制备了铁基吸波电磁厚膜,通过优化混料工艺制备出的厚膜可以达到200μm厚。通过DSC测试确定了叠层固化温度在130℃,固化后的样品可以用于多层吸波结构。通过实验确定了树脂含量21%(质量分数)的浆料和50～80 g/inch的离型力PET膜润湿性良好,流延膜可以连续收卷。测试了2.6～3.95 GHz内吸波厚膜的电磁参数,用弓形法测试了反射率。研究发现:球状铁粉含量85%(质量分数)的吸波厚膜吸收峰值可达-24 dB,-10 dB以下的吸收带宽为4.2 GHz。制备的球状铁粉和片状铁粉基吸波电磁厚膜样品在2～18 GHz范围内搭配使用可以有效吸收电磁波。     

二维层状材料用于微波吸收的研究进展

微波吸收是实现装备隐身、抗电磁干扰的重要手段,厚度薄、密度低、频带宽、吸收强的微波吸收材料是研究者关注的重点。文章阐述了二维层状结构材料的吸波研究进展、微波吸收机理,介绍了金属基、半导体基、MXene基、碳基二维层状吸波材料以及新兴二维吸波材料黑磷的制作方法、实现的最大反射率损失,并分析了影响电磁屏蔽性能的因素。研究表明,二维层状材料相比于传统的吸波材料,重量更轻、设计加工性更强、吸波机制更丰富、性能也更优。二维层状材料在微波吸收及电磁干扰屏蔽领域具有广阔的发展前景。     

二维层状材料用于微波吸收的研究进展

微波吸收是实现装备隐身、抗电磁干扰的重要手段,厚度薄、密度低、频带宽、吸收强的微波吸收材料是研究者关注的重点。文章阐述了二维层状结构材料的吸波研究进展、微波吸收机理,介绍了金属基、半导体基、MXene基、碳基二维层状吸波材料以及新兴二维吸波材料黑磷的制作方法、实现的最大反射率损失,并分析了影响电磁屏蔽性能的因素。研究表明,二维层状材料相比于传统的吸波材料,重量更轻、设计加工性更强、吸波机制更丰富、性能也更优。二维层状材料在微波吸收及电磁干扰屏蔽领域具有广阔的发展前景。     

透明吸波体综述北大核心CSCD

吸波体是一种带有损耗特性的周期结构,能够吸收电磁波,将电磁能转化为热能,降低反射的电磁波能量。随着应用场景的特殊化,吸波体朝着特殊领域、特定功能、更具针对性的方向发展。由于各类含有光学窗口的应用环境对抗电磁干扰需求的不断提高,吸波体光学透明化成为研究的重点方向。为了对透明吸波体的发展状况有系统的认识,文章以制造材料为脉络梳理了近年来可见光透明吸波体的研究现状,包括氧化铟锡(ITO)、金属网栅、石墨烯等,综述了以它们为材料制备的透明吸波体优缺点以及发展趋势,最后对透明吸波体的未来发展进行了展望。     

电磁吸波材料中的阻抗匹配条件

电磁吸波材料研制中一个关键性问题就是匹配规律问题.根据电磁波与材料相互作用的原理,从电磁波在材料中传播的波阻抗关系出发,探讨并提出了电磁波在电磁吸波材料表面无反射吸收时的阻抗匹配条件,讨论了该匹配条件的物理意义,并应用电磁场数值方法验证了其正确性和适用性.该匹配条件简单明晰,它对于研制高水平的电磁吸波材料具有重要的指导作用.     

新型厘米波双层球形微粒电磁特性研究

在厘米波段,当微粒尺寸小于入射波波长时,利用双层球形颗粒的Mie散射理论,研究了双层球形结构的电磁波散射和吸收特性,结果显示内核为磁性材料的双层球微粒,其吸波能力和隐身性能都优于内核为非磁性材料的双层球微粒。在此基础上,数值计算了内层是碳或铁介质,外层为非磁性等离子体的包覆体新型结构,结果表明该结构具有很好的电磁波衰减和吸收特性。     

利用频率选择表面改善微波吸收材料S波段的吸波性能

研究了如何利用金属周期性频率选择表面(FSS)的频率特性来改善微波吸收材料S波段的吸波性能。利用频率选择表面的等效电路和传输线理论分析了FSS和吸波材料涂层双层结构的微波反射特性。采用基于有限元方法的电磁波全波分析软件设计并仿真分析了FSS的结构和尺寸,实际制作了FSS和吸波材料涂层双层结构,测量了微波反射性能。理论分析和实验研究表明,利用FSS可以明显改善吸波材料涂层S波段的吸波性能,展宽涂层的吸波带宽,从而改善吸波材料的低频吸波性能。     

太赫兹及红外吸波超材料研究进展

随着超材料研究的不断发展,基于超材料结构设计的一系列太赫兹及红外吸波体引起了国内外广泛关注。由于具有高效的吸波性能,太赫兹及红外吸波超材料在现代隐身技术、节能、绝热、生物化学光谱、红外成像、传感和安检等领域具有广泛的应用前景。通过紧密跟踪国内外太赫兹及红外吸波超材料的最新研究进展,讨论总结了太赫兹及红外吸波超材料的吸波机理。由于材料依靠增强电场强度来实现对电磁波的吸收往往比靠材料本身的损耗吸收电磁波有更高的效率,与传统吸波材料的工作原理不同,超材料在太赫兹及红外波段主要依靠亚波长单元结构的设计,降低其等离子体频率,从而实现表面等离激元场增强效应(SPPs)。基于此,总结归纳了太赫兹及红外吸波超材料研究中3种有效降低等离子频率的方法,分别为金属表面的周期性结构设计、半导体材料的掺杂和新型碳纳米材料的引入,更加清晰地阐明了表面等离激元场增强效应实现方式。同时,对太赫兹及红外吸波超材料今后的发展给出了自己的认识。