不同电磁特性吸收剂的多层宽带吸波材料设计

许志远，李 维，马国庆，陈志宏，官建国

(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武汉 430070)

1 前 言

电子与通讯技术的发展，特别是移动通信和计算机的普及给人类带来了巨大的便利，与此同时，也造成了严重的电磁污染和泄露，干扰设备本身的正常工作、威胁人们健康[1-3]。常见的电磁污染源种类繁多，如电视广播的发射系统、射频及微波治疗设备、微波炉等，各类设备的工作频率跨越宽频微波频带。宽带微波吸收材料[4-7]作为一种针对电磁污染和泄露行之有效的解决方案，在隐身技术中也有着重要的应用，因而引起了国内外的广泛关注和长期投入。微波吸收材料通常由粘接剂基体和吸收剂组成。吸波性能主要由吸收剂的电磁性能所决定，即复介电常数(εr=ε'-jε″)和复磁导率(μr=μ'-jμ″)。羰基铁粉由于其良好的电磁性能，成为了最受关注的微波吸收剂。通过调节羰基铁粉的颗粒形貌、晶粒大小、填充体积分数、粒子取向等微观参数[8-11]，可以优化其吸波性能。例如，Yang等[10]通过将球形羰基铁粉球磨片化获得了大宽厚比的片状羰基铁粉，突破了Snoek极限，提高了磁导率，在2～18 GHz获得了比球形粉更好的微波吸收性能。Min 等[12]通过外加磁场制备具有增强吸波性能的取向片状羰基铁/环氧树脂复合材料，在1.4 mm 厚度下，反射损耗低于-10 d B 的频段范围为5.5～18 GHz，而未取向的复合材料的有效吸收带宽较窄，仅为1.4 GHz。但是，包括以上所述工作在内的大量研究显示，单层吸波材料的设计难以充分发挥吸收剂的宽带强吸收潜能，而多层微波吸收材料能够在同样厚度限制条件下实现更宽频的吸收。……