納米復(fù)合吸波材料的研究背景及意義

李玉文

摘要：鐵氧體復(fù)合納米吸波材料可以將介電損耗和磁損耗有機(jī)結(jié)合起來(lái)，有廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)鐵氧體納米復(fù)合吸波材料的制備技術(shù)及國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述探析，最后分析了納米復(fù)合吸波材料的研究意義。

關(guān)鍵詞：鐵氧體核殼結(jié)構(gòu)；納米復(fù)合吸波材料；研究背景及意義

中圖分類(lèi)號(hào)TB34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2016）06-0043-01

1.研究背景

隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，人們的生活逐漸充滿了各種電磁輻射，電磁污染嚴(yán)重，與固體廢物污染、大氣污染、水污染、噪音污染都屬于人類(lèi)社會(huì)的公害，因此受到了世界各國(guó)的重視。電磁污染主要包括了2個(gè)方面：一是其生成的電磁會(huì)干擾其他電子設(shè)備和儀器；二是損害人體安全和健康?？茖W(xué)家們對(duì)此早有預(yù)言，在21世紀(jì)生態(tài)環(huán)境所受的眾多污染中，其最主要的物理污染將會(huì)是電磁波污染。為此，各國(guó)及國(guó)際社會(huì)頒布了各項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)。歐盟早在1966年1月1日就頒布了cE標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)注內(nèi)容包括在進(jìn)入市場(chǎng)前，電磁兼容檢查是所有電磁單子設(shè)備所必須進(jìn)行的。在美國(guó)，也已經(jīng)制定了“Tempest”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和抗電磁干擾法規(guī)。CISPR國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也早已由國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)制定并頒布。隱身技術(shù)早已成為軍事革新三大技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于立體化現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)，其聚集了電磁、天、空、海、陸五位于一體，屬于突防戰(zhàn)術(shù)技術(shù)措施中最有效、最重要的。雷達(dá)不僅在現(xiàn)在，在今后的戰(zhàn)爭(zhēng)中，都會(huì)是最可靠的目標(biāo)探測(cè)手段，降低雷達(dá)散射截面（RCS）是雷達(dá)隱身技術(shù)的核心部分，雷達(dá)吸波材料（RAM）技術(shù)和外形技術(shù)是其主要的技術(shù)途徑。外形技術(shù)的RCS的降低是通過(guò)非常規(guī)設(shè)計(jì)目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種技術(shù)耗資巨大且十分復(fù)雜；而RAM技術(shù)則具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，如吸收性能好、可以調(diào)節(jié)、靈活方便等，因此，在各種尖端武器中都有所應(yīng)用。由此可見(jiàn)，吸波材料能夠同時(shí)用于民用和軍用，也因此在電磁復(fù)合功能材料中，吸波材料成為了研究領(lǐng)域的熱門(mén)和重要研究對(duì)象。

2.研究目的與意義

復(fù)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(lèi)型，可以使其同時(shí)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(duì)材料的動(dòng)態(tài)電磁性能和靜磁性能進(jìn)行有效的改善。非磁性物質(zhì)中常用的有V2O5、BST、Nb2O5、SnO2、Bi2O5和SiO2等。不同類(lèi)型的鐵氧體中應(yīng)用過(guò)這些氧化物，通過(guò)復(fù)合鐵氧體和氧化物的微量摻雜，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料電磁吸收性能、靜磁性能以及微觀結(jié)構(gòu)的有效改善。光-電性能較為獨(dú)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(jìn)行單獨(dú)應(yīng)用，還能通過(guò)混合磁性材料和摻雜形式，在電磁性能方面對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行改善。

空心陶瓷微球作為中空微粒材料，具有性能穩(wěn)定、獨(dú)特的特點(diǎn)，Al2O3和SiO2是其主要化學(xué)組成?？招奶沾晌⑶蛐阅苡泻芏啵ū亟^熱、絕緣阻燃、耐高溫、耐磨、中空、高強(qiáng)、質(zhì)輕、顆粒細(xì)等，經(jīng)常作為填料用于復(fù)合材料。其應(yīng)用范圍廣泛，涉及到軍事、電絕緣、化學(xué)、航空航天、物理、機(jī)械、冶金、建材等多個(gè)領(lǐng)域?？招奈⑶蜃鳛榛A(chǔ)材料制作出來(lái)的吸波材料具有很好的效果，但其自身沒(méi)有吸波的性能。

作為新興的濕化學(xué)合成粉末涂層技術(shù)，溶膠凝膠法液相包覆技術(shù)的制作過(guò)程是將被涂顆粒添加進(jìn)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(jiàn)的問(wèn)題，對(duì)于這種問(wèn)題，這項(xiàng)技術(shù)就能很好地進(jìn)行解決，將新型增強(qiáng)型加入復(fù)合材料可以對(duì)復(fù)合材料的性能進(jìn)行有效地提高。

在民用、工業(yè)、軍事應(yīng)用中，電磁波實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，作為新的社會(huì)污染，電磁干擾不容忽視，其產(chǎn)生的電磁輻射會(huì)嚴(yán)重危害到各類(lèi)電子設(shè)備和人體健康。近些年來(lái)的研究應(yīng)用也緊緊圍繞著具有吸收電磁波功能的材料展開(kāi)。質(zhì)量輕、頻段寬、厚度薄、吸收強(qiáng)是優(yōu)良的吸波材料所必須具備的特點(diǎn)。性能穩(wěn)定、磁化強(qiáng)度飽和度高、耐酸堿性強(qiáng)、各向異性場(chǎng)高等是六角晶鋇鐵氧體的主要優(yōu)點(diǎn)，因此其在微波吸收材料中應(yīng)用廣泛，但其也存在密度大的缺點(diǎn)?？招慕Y(jié)構(gòu)特殊、密度低是空心陶瓷微球的主要特點(diǎn)，也正因?yàn)槠涮攸c(diǎn)，他被作為基礎(chǔ)材料應(yīng)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(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行輕質(zhì)習(xí)性納米復(fù)合粉末的制備。在此之后，為了對(duì)微波吸收性能進(jìn)行提高，需要將二氧化鈦中介電性能優(yōu)異的摻雜在其中，從而對(duì)輕質(zhì)復(fù)合粉末性能受二氧化鈦的影響進(jìn)行探討。在此前提下進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)納米復(fù)合粉末的設(shè)計(jì)和制備，對(duì)其微波吸收性能進(jìn)行提高，從而對(duì)復(fù)合粉末微波吸收性能受空心結(jié)構(gòu)和空間層的影響進(jìn)行研究。

對(duì)未來(lái)軍事能力的提高和電磁污染是研究、應(yīng)用吸波材料的重要途徑。通過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的實(shí)驗(yàn)研究，已經(jīng)在很大程度上實(shí)現(xiàn)了在損耗性能上對(duì)吸波材料的提高，從而拓展吸波材料的應(yīng)用范圍。輕質(zhì)、寬頻帶、強(qiáng)吸收是吸波材料未來(lái)發(fā)展的目標(biāo)，但其目前還未達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，因此在應(yīng)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(yīng)、易氧化等缺點(diǎn)，這對(duì)推廣吸波材料具有一定的阻礙作用。磁性材料廣泛應(yīng)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(diǎn)。鐵氧體在磁性材料中具有穩(wěn)定穩(wěn)定性高、抗氧化能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，在微波吸收領(lǐng)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(dǎo)率高等特點(diǎn)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(diǎn)，例如強(qiáng)吸收頻率不夠?qū)?、密度較大等，特別是鐵氧體所占比重太大，會(huì)對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生制約作用。

3.結(jié)論

通過(guò)實(shí)踐和理論，可以看出阻抗的匹配條件對(duì)電磁參數(shù)有一定要求，而組分材料過(guò)于單一，因此其電磁參數(shù)難以滿足其要求。通過(guò)對(duì)電磁參數(shù)的調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)多遠(yuǎn)復(fù)合組分，可以對(duì)匹配調(diào)節(jié)盡量滿足，而磁損耗、介電損耗以及電阻型損耗的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)吸收性能增強(qiáng)、吸收帶寬拓寬等要求。將導(dǎo)電材料與磁性材料進(jìn)行微觀復(fù)合，可以將伴隨磁極化、電極化及磁、電、界面損耗機(jī)制出現(xiàn)的微波效應(yīng)充分發(fā)揮，使得材料性能得到提高。