纳米吸波材料

1杨苏清
现代科学技术快速发展,无形无迹的电磁波充满着人们的生活空间,
严重的电磁污染给地球的生态环境带来了严重的损坏,所以,研制开发新
吸波资料已经成为现在社会的热门;同时,跟着现代军事技术的不停发
展,战争愈来愈信息化,立体化,雷达探测技术的不停发展,现代军队为
提升自己的生计和突防能力,也愈来愈多的应用到隐身技术,而作为隐身
技术要点的吸波资料也成为各国军事科技力量研究和开发的要点和热门。
一、    纳米吸波资料原理及特征
纳米资料是指特尺寸在 1100nm的资料。纳米资料因为其自己构造上的特而拥有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子地道效应,因此与同组分的惯例资料对比,在催化、光学、磁性、力学等方面拥有很多奇怪的性能,在微波汲取方面显示出
很好的发展远景。吸波资料是指能够汲取投射到它表面现在电磁波能量,并经过资料的介质消耗使电磁波能量转变成其余形式的能量的一类资料。
当一个微粒的尺寸小到纳米量级时,它的微观构造和性能既不一样于原子、分子的微观系统,也不一样于显示本征性质的大颗粒资料宏观系统,而是介于两者之间的一个过渡系统。纳米微粒尺寸小,比表面积大,拥有很高的表面能,进而对其化学性质有很大影响。实考证明,粒子分别度提升到必定程度后,跟着粒子直径的减小,位于粒子表面的原子数与总原子数
的比值急剧增大,当粒径降为 5nm 时,表面原子所占比率可达 50%。因为表面原子数增添,微粒内原子数减少,使能带中的电子能级发生疏裂,分
裂后的能级间隔正处于微波的能量范围内    (l × l0 -2 -l × lO-5 eV),进而致使
新的吸波通道。一方面,纳米微粒尺寸远小于雷达波波长,对雷达波的透
过率大大高于惯例资料,这就大大降低了对雷达波的反射率;另一方面,
纳米资料的比表面积比惯例微粒大    3 4个数目级,对雷达波和红外光波的
汲取率也比惯例资料高得多。别的,跟着颗粒的细化,颗粒的表面效应和
量子尺寸效应变得突出,颗粒的界面极化和多重散射成为重要的吸波机

制,量子尺寸效应使纳米颗粒的电子能级发生疏裂,此间隔正处于微波能
2    5
量范围 (10:    :10    eV)进而形成新的吸波通道。
二、    吸波资料的主要应用
迄今为止,纳米吸波资料主要有民用和军用两大方面。
在民用上,纳米吸波资料主要应用于人体防备。
最早用于个人防备的服饰出现于上世纪    60 年月,是金属丝和衣饰纤维
吸波
的混编织物,它对电磁辐射有必定的障蔽作用,可是手感较硬,厚而重,服用性能较差。在此基础上,随后出现了金属纤维和衣饰纤维混纺织物,其服用性能有较大的改良。可是,因为两种纤维难于混淆平均,障蔽性能
不很理想,还有尖端放电和刺人现象。到了    70 年月初,出现了镀银织物,
其保护成效好,轻而薄,服用性能较好,但手感仍旧较硬。因为电子产品的普及,接触电磁波的人愈来愈多,而化学镀银织物价钱昂贵,因此不可以获取宽泛的应用。 70 年月末,国内外又研制成了化学镀铜或镍织物,用来取代镀银织物, 其性能相像, 但价钱较便宜, 为实质应用供给了有益条件。到了 80 年月,又研制出含多元素或多离子的织物,既可障蔽电场,又可
除去磁场,还可以够隔断少许的    X 射线、紫外线等。
现在,我们已经进入电子时代,科学技术的飞快发展和人类社会文明
的不停进步,已经令人类处于一张    " 电磁辐射 " 的巨网之中。人类在追求生
活质量的过程中,增强了自我防备和保护环境的意识。现代的人们对衣饰
的要求不只是是舒坦、雅观,他们还要求自己的服饰能够最大限度的汲取
微波。纳米吸波资料在这方面则显示出巨大的优胜性,    它质量轻、 厚度薄、
汲取的频带宽、汲取能力强,若能将其时装化,则将成为现代人最理想的衣饰之一。
军事上主假如应用于雷达影身技术上。
为了提升国防系统中地面军事目标的生计力与导弹等武器系统的突防和纵深打击能力,发展和应用雷达隐身技术已经成为国防系统发展的重要方向。隐身技术主要经过尽量减少目标对雷达、红外及其余光、电、声探

测系统的显示特而达到隐身的目的。此中,发展和应用雷达隐身技术已经成为国防系统发展的重要方向。雷达隐身技术是经过减弱、克制、偏转
目标的雷达回波强度或减小雷达散射截面积( RCS)来降低敌方雷达对目标的发现概率。此中能够实现雷达隐身技术重要打破的门路主假如发展高效的雷达吸波资料。
雷达吸波资料的种类依据资料消耗机理,吸波资料可分为电介质型和磁介质型。钛酸钡之类属于电介质型吸波资料,其机理为介电极化弛豫消耗;磁介质吸波资料拥有较高的磁消耗正切角,依赖磁滞消耗、畴壁共振和后效消耗等磁极化衰减汲取电磁波,这种资料主要有铁氧体、多晶铁纤维和纳米相资料等。按汲取原理,吸波资料可分为汲取型和干预型两类。汲取型吸波资料主假如资料自己对雷达波消耗汲取;干预型吸波资料是利用吸波层表面反射波和基层反射波的振幅相等、相位相反进行干预抵消。按资料成型工艺和承载能力,吸波资料可分为涂敷型和构造型。构造型吸波资料往常是将汲取剂分别在由特种纤维(如石英纤维、玻璃纤维等)增强的构造资猜中所形成的构造复合资料;涂敷型吸波资料是将汲取剂与粘结剂混淆后涂敷于目标表面形成吸波涂层。
三、 纳米吸波资料的主要种类
1.纳米铁氧体及其复合物汲取剂:铁氧体属于亚铁磁性资料,依据微
观构造不一样,能够分为立方晶系尖晶石型、稀土石榴石型和六角晶系磁铅
石型 3    种主要系列,均可作为吸波资料。铁氧体的μ    值特别是μ r   
较高,汲取频带较宽,制备成本便宜,进而成为最常用的微波汲取剂。不

足之处是密度大,温度适应性差。大部分铁氧体的特峰落在

3Hz

内,

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