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低频吸波材料的研究进展

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目前吸波材料的低 频化 已成为一种发展趋势 。传统用于低频吸波材料 的有 电磁软铁、电磁钢板及坡莫合金等。电磁软铁的磁导率可以达到 5000mh／m，已用作 发生磁场大的超导 电器 械 的屏 蔽材 料及 mri(magnetic resonan ceimaging)磁铁的

自屏蔽及车内屏蔽。用于电磁吸波材料的电磁钢板必须采用 si含量 3 的硅

钢片。镍含量为 35 ～80坡莫合金的磁导率最高可达2×10 mh／m，常用 78ni型的 pc(高镍)和 45 型的 pb(中镍)可屏蔽弱磁场。

国内外学者在研究传统吸波材料的同时对新材料进行了探索 ，从早年的铁氧体到现在具有 电磁双复特性的磁性金属合金等 ，重点研究和应用的低频 吸波材料有非晶态合金、铁氧体吸波材料 、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料。

非晶态合金

非晶态合金俗称“金属玻璃”，以极高速度从熔融状态冷却的合金，凝固后的合金结构呈玻璃态。非晶态合金与金属相比，成分基本相 同，但结 构不同，引起 二者在性能上 的差异。1960年 ，美国加州理工学院的 p．duwez等发明了一种直接将熔融金属急冷制备非晶态金属的方法

此后一个新 的时代宣布来临。1976年 ，国外第一次报道了用非晶态软磁合金制备的吸波材料，开创了非 晶态合金应用 的新领域，非 晶态合金作为性能上优于传统吸波材料的新 型材料主要是利用磁旁路原理来引导场源所产 生的电磁能流使其不穿过空间防护区域 。

der-rayhuang等借助树脂转换模 型合成技术结合非晶态合金 2826mb非晶合金带材和铁磁性粉(fe、ni等)制备了功效更好的用于阴极射线管的漏斗屏蔽装置，在 159．24a／m的应用磁场下获得 25～27db的最大屏蔽效果 ，对

于10khz～18ghz的宽频范围内屏蔽效能在

5o～80db范 围内，该装置对高低频均有很好的屏蔽作用 。l．w．deng等_1通过两步机械合金化法制得的 cofezr非晶态合金在 2ghz时其磁导率为 4．26，磁损耗( )为 4．22，显示了 良好 的电磁参数特性 ，可以用作低频段范围的微波吸收。刘荣采用铁基非晶合金这一具有 良好软磁性能的功能材料作为低频干扰电流探头的磁芯材料 ，通过对环形非晶磁芯的切割及断 口处理等一系列实验研究 ，提高 了电流探头在低频范围的测试性能，这一点弥补了目前在电磁兼容性实验中国内所研制的电流探头测试范围的局 限性。

铁氧体 吸波材料

铁氧体是以氧化铁和其他一种或多种铁族或稀土元素氧化物为主要成份 的复合氧化物 ，它 可以直接用作吸波剂 ，也可与其他磁损耗介质混合使用以调节 电磁参数 ，展宽吸收频带。另外，铁氧体材料具有较好的频率特性 ，在低频下，铁氧体具有较高的磁导率而介电常数较小 ，这使其适合制作 匹配层而在拓宽低频吸波频宽方 面具有 良好的应用前景。 目前在 vhf／uhf频段，铁氧体材料是吸收剂 的首选对象 。

近期研究报道集中在六角晶系铁氧体材料 ，钡系 m 型、w 型六角晶系铁氧体材料研究开展也较多。日本研制出一种由阻抗变换层和低阻抗谐振层组成 的双层结构宽频带高效 吸波材料，可吸收 1～2ghz的雷达波，吸收率为-20dbe]，这是迄今为止最好的吸波材料。但铁氧体吸波材料也存在一些应用问题，如面密度较大、高温特性差等缺点 ，还受 自身饱和磁化强度 以及各向异性场的限制 ，难 以制得轻质材料。并且在微 波波段 内，铁氧体的介电常数实部可调整 的范围不大 ，介电损耗一般较小 ，对匹配频率只有在厚度匹配的情况下才能做到无反射吸收 ，存在电磁参数匹配困难 ，吸波性能提高和吸收频带扩展受限等问题 ，其对微波的吸收主要来源于磁损耗 。根据铁磁学理论，未掺杂的磁铅石形铁氧体的矫顽力很高 ，属硬磁材料 ，随着掺杂元素加入量的增加 ，其矫顽力、顽磁性 和磁化强度均逐渐下降 ，其磁特性 已接近软磁铁氧体材料，有利于提高铁氧体材料的吸波性能_1 。另外 ，将铁氧体材料与其他作用机制的吸波材料加以有效地组合 ，也可提高体系的整体 吸波性能。曹晓非【2。_通过煅烧处理由溶胶一凝胶工艺所得的纳米级锂锌铁氧体颗粒 ，使其生长为微米级颗粒 ，并进行其他元素的掺杂及不同类型吸波材料的复合，可以使所得锂锌铁氧体在 0．5～3ghz具有较强的微波吸收和较大的有效吸波频宽 。

金属微粉吸波材料

金属微粉吸波材料主要是通过磁致损耗、涡流损耗衰减电磁波，一般由超细磁性金属粉末与高分子粘 接复合而成 ，可以通过多相超细磁性金属粉末 的混合 比例来调节电磁参数，使其达到较理想的吸波效果。金属磁性材料有着高 的饱和磁化强度 ，同样体积的材料，其金属磁性能远高于铁氧体 ，特别在磁导率方面 ，为解决微波低频段吸收提供了新 的技术 途径 ，国内外研究都较多 ，从微米到纳米颗粒，从单元金属到合金 ，从各 向同性到各 向异性颗粒等，如使用扁平状 fesial磁性金属颗粒_2，由于片状形态可超越 snoek限制，在 2ghz时具有较大 的虚部，非常有利于微波吸收。

金属微粉主要有 2种 ：一是羟基金属微粉 ，包括羟基铁 、羟基镍、羟基钻，粒度一般为 0．5～20 m。羰基铁作为一种传统 的超细金属粉类吸收剂 ，对雷达波能够强烈地吸收，在微波频段具有磁导率较高 、磁导率实部和虚部频散效应不显著 、匹配厚度较小等特点。另外，将羟基铁粉与其他磁 性金属粉类的吸波材料加 以有效组合，也可提高体系的整体吸波性能。日本学者使用羰基铁粉 (粒径 d一1 m)和树脂制备了厚 度为 2mm 的吸波材料 ，从其

电磁参数值计算 出其在2ghz的反射率可 以低于一22db[]，该复合材料中羰基铁粉的体积分数为 57 。渠立永_2。

提出的羟基铁与各 向异性铁氧体等混合制备的吸收剂在低频波段取得了较好的效果。另一种是通过物理气相沉积法 、化学还原法或热分解羟基化合物法得到的磁性金属微粉 ，包括 co、ni、feni、coni等 ，它们的电磁参数与组分、粒度密切相关[2 。文献[26]研究了微米级 ni、co粉末 的电磁特性，发现复磁导率和磁损 耗在1～8ghz内有最大值，1．4 m 的 ni粉在频率为 1．4ghz时，分别有磁导率 为8，磁损耗 为5。

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