納米復合吸波材料的研究背景及意義

李玉文

摘要：鐵氧體復合納米吸波材料可以將介電損耗和磁損耗有機結合起來，有廣闊的應用前景。本文對鐵氧體納米復合吸波材料的制備技術及國內外的研究進展進行綜述探析，最后分析了納米復合吸波材料的研究意義。

關鍵詞：鐵氧體核殼結構；納米復合吸波材料；研究背景及意義

中圖分類號TB34 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0043-01

1.研究背景

隨著社會的進步，科技的發展，人們的生活逐漸充滿了各種電磁輻射，電磁污染嚴重，與固體廢物污染、大氣污染、水污染、噪音污染都屬于人類社會的公害，因此受到了世界各國的重視。電磁污染主要包括了2個方面：一是其生成的電磁會干擾其他電子設備和儀器；二是損害人體安全和健康。科學家們對此早有預言，在21世紀生態環境所受的眾多污染中，其最主要的物理污染將會是電磁波污染。為此，各國及國際社會頒布了各項新標準。歐盟早在1966年1月1日就頒布了cE標準。標注內容包括在進入市場前，電磁兼容檢查是所有電磁單子設備所必須進行的。在美國，也已經制定了“Tempest”技術標準和抗電磁干擾法規。CISPR國際標準也早已由國際無線電干擾特別委員會制定并頒布。隱身技術早已成為軍事革新三大技術之一，廣泛應用于立體化現代戰爭，其聚集了電磁、天、空、海、陸五位于一體，屬于突防戰術技術措施中最有效、最重要的。雷達不僅在現在，在今后的戰爭中，都會是最可靠的目標探測手段，降低雷達散射截面（RCS）是雷達隱身技術的核心部分，雷達吸波材料（RAM）技術和外形技術是其主要的技術途徑。外形技術的RCS的降低是通過非常規設計目標來實現的，這種技術耗資巨大且十分復雜；而RAM技術則具有眾多的優點，如吸收性能好、可以調節、靈活方便等，因此，在各種尖端武器中都有所應用。由此可見，吸波材料能夠同時用于民用和軍用，也因此在電磁復合功能材料中，吸波材料成為了研究領域的熱門和重要研究對象。

2.研究目的與意義

復合稀磁或介電氧化物材料與磁損耗材料中的歌鐵氧體等類型，可以使其同時具有磁損耗特征和微波電損耗特征。其中將氧化物引入磁性材料中可以對材料的動態電磁性能和靜磁性能進行有效的改善。非磁性物質中常用的有V2O5、BST、Nb2O5、SnO2、Bi2O5和SiO2等。不同類型的鐵氧體中應用過這些氧化物，通過復合鐵氧體和氧化物的微量摻雜，實現復合材料電磁吸收性能、靜磁性能以及微觀結構的有效改善。光-電性能較為獨特，一般存在于金屬氧化物中，包括氧化鋅、氧化鈦等，它不僅能作為微波吸收材料進行單獨應用，還能通過混合磁性材料和摻雜形式，在電磁性能方面對復合材料進行改善。

空心陶瓷微球作為中空微粒材料，具有性能穩定、獨特的特點，Al2O3和SiO2是其主要化學組成。空心陶瓷微球性能有很多，包括保溫絕熱、絕緣阻燃、耐高溫、耐磨、中空、高強、質輕、顆粒細等，經常作為填料用于復合材料。其應用范圍廣泛，涉及到軍事、電絕緣、化學、航空航天、物理、機械、冶金、建材等多個領域。空心微球作為基礎材料制作出來的吸波材料具有很好的效果，但其自身沒有吸波的性能。

作為新興的濕化學合成粉末涂層技術，溶膠凝膠法液相包覆技術的制作過程是將被涂顆粒添加進制備好的溶膠里，在熱處理凝膠后就可以得到顆粒，且有一定厚度的巖土層覆蓋在其表面。粉體均勻混合是陶瓷材料中常見的問題，對于這種問題，這項技術就能很好地進行解決，將新型增強型加入復合材料可以對復合材料的性能進行有效地提高。

在民用、工業、軍事應用中，電磁波實現了快速的發展，作為新的社會污染，電磁干擾不容忽視，其產生的電磁輻射會嚴重危害到各類電子設備和人體健康。近些年來的研究應用也緊緊圍繞著具有吸收電磁波功能的材料展開。質量輕、頻段寬、厚度薄、吸收強是優良的吸波材料所必須具備的特點。性能穩定、磁化強度飽和度高、耐酸堿性強、各向異性場高等是六角晶鋇鐵氧體的主要優點，因此其在微波吸收材料中應用廣泛，但其也存在密度大的缺點。空心結構特殊、密度低是空心陶瓷微球的主要特點，也正因為其特點，他被作為基礎材料應用于微波吸波材料的制作中。

因此，將鋇鐵氧體和空心陶瓷微球各自的優點結合起來，進行輕質習性納米復合粉末的制備。在此之后，為了對微波吸收性能進行提高，需要將二氧化鈦中介電性能優異的摻雜在其中，從而對輕質復合粉末性能受二氧化鈦的影響進行探討。在此前提下進行多層結構的輕質納米復合粉末的設計和制備，對其微波吸收性能進行提高，從而對復合粉末微波吸收性能受空心結構和空間層的影響進行研究。

對未來軍事能力的提高和電磁污染是研究、應用吸波材料的重要途徑。通過國內外學者的實驗研究，已經在很大程度上實現了在損耗性能上對吸波材料的提高，從而拓展吸波材料的應用范圍。輕質、寬頻帶、強吸收是吸波材料未來發展的目標，但其目前還未達到這一標準，因此在應用要求上不能很好的滿足。除此之外，吸波材料中部分還具有作用頻率低、使用溫度不高、具有趨膚效應、易氧化等缺點，這對推廣吸波材料具有一定的阻礙作用。磁性材料廣泛應用于人們的生活，薄于電損耗型材料的稀薄層厚度、吸波效率高是其主要特點。鐵氧體在磁性材料中具有穩定穩定性高、抗氧化能力強、成本低等優點，因此，在微波吸收領域有著重要的意義。其中六角晶鐵氧體憑借著頻率較高、磁損耗高、磁導率高等特點受到了廣泛的研究和重視。鐵氧體雖然可以被作為吸收材料，但它仍然存在著缺點，例如強吸收頻率不夠寬、密度較大等，特別是鐵氧體所占比重太大，會對其應用領域產生制約作用。

3.結論

通過實踐和理論，可以看出阻抗的匹配條件對電磁參數有一定要求，而組分材料過于單一，因此其電磁參數難以滿足其要求。通過對電磁參數的調節和設計多遠復合組分，可以對匹配調節盡量滿足，而磁損耗、介電損耗以及電阻型損耗的結合，可以實現吸收性能增強、吸收帶寬拓寬等要求。將導電材料與磁性材料進行微觀復合，可以將伴隨磁極化、電極化及磁、電、界面損耗機制出現的微波效應充分發揮，使得材料性能得到提高。