吸波材料、防腐涂层行业分析

吸波材料行业分析1、定义所谓吸波材料，指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。2、吸波原理分类吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类：其一，电阻型损耗，此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗，即导电率越大，载流子引起的宏观电流（包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流）越大，从而有利于电磁能转化成为热能。其二，电介质损耗，它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制，即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。电介质极化过程包括：电子云位移极化，极性介质电矩转向极化，电铁体电畴转向极化以及壁位移等。其三，磁损耗，此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗，此类损耗可以细化为：磁滞损耗，旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等，其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外，最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点。3、材料种类随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。吸波材料按材料分类主要分为：铁氧体吸波材料，是利用磁性材料的高频下损耗和磁导率的散射来吸收电磁波的能力。金属超微粉吸波材料，金属材料因居里点高（770K）而耐高温，Ms可达铁氧体的3-4倍，金属自然共振频率比铁氧体高得多，有更好的吸收性能，但是块状金属吸波材料会受到金属趋肤效应的限制。随着金属或合金的粒度减小，材料对电磁波的吸收性能逐步增加，反射性能逐渐减弱。多晶铁纤维吸波材料，多晶铁纤维吸波材料包括Fe、Ni、Co其合金纤维，具有较高的磁导率和导电率。纳米吸波材料，当颗粒尺寸减小到10-100nm时，粒子的物理和化学性能发生巨大的变化，粒子表面原子所占比例变大，不同能级跃迁就可以吸收不同波段的能量，与聚氨乙烯混合组成复合吸收体，就可以对毫米波、远红外、近红外有很强的吸收，可谓是宽频带吸波材料。吸波结构复合材料，吸波结构复合材料是把吸波材料与树脂泡沫胶纤维混合成刚性结构材料，最常用的是碳纤维和碳化硅纤维复合材料。等离子体吸波材料，等离子体隐身材料吸收频带宽（3MHz-300GHz），又不需要改变飞行器的外形，价格便宜，维修方便，有极高的潜在应用价值，已成为未来隐身技术的发展趋势。另一种分类方法吸波材料有：聚氨酯吸波材料（BPUFA）、无纺布吸波材料（BPHPB）、铁氧体吸波材料、电磁兼容性（EMC）专用吸波材料等等。电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。研究证实，铁氧体吸波材料性能最佳，它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射，能达到消除电磁干扰的目的。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。3、形状尖劈形：微波暗室采用的吸收体常做成尖劈形（金子塔形状），主要由聚氨酯泡沫型、无纺布难燃型、硅酸盐板金属膜组装型等。着频率的降低（波长增长），吸收体长度也大大增加，普通尖劈形吸收体有近似关系式L/λ≈1，所以在100MHz时，尖劈长度达3000mm，不但在工艺上难以实现，而且微波暗室有效可用空间也大为减少。尖劈形吸波材料单层平板形：国外最早研制成的吸收体就是单层平板形，后来制成的吸收体都是直接贴在金属屏蔽层上，其厚度薄、重量轻，但工作频率范围较窄。双层或多层平板形：这种吸收体可在很宽的工作频率范围内工作，且可制成任意形状。如日本NEC公司将铁氧体和金属短纤维均匀分散在合适的有机高分子树脂中制成复合材料，工作频带可拓宽40%～50%。其缺点是厚度大、工艺复杂、成本较高。涂层形：在飞行器表面只能用涂层型吸收材料，为展宽频率带，一般都采用复合材料的涂层。如锂镉铁氧体涂层厚度为2.5mm～5mm时，在厘米波段，可衰减8.5dB;尖晶石铁氧体涂层厚度为2.5mm时，在9GHz可衰减24dB；铁氧体加氯丁橡胶涂层厚度为1.7mm～2.5mm时，在5GHz～10GHz衰减达30dB左右。结构形：将吸收材料掺入工程塑料使其既具有吸收特性，又具有载荷能力，这是吸收材料发展的一个方向。如今，为进一步提高吸收材料的性能，国外还发展了几种形状组合的复杂型吸收体。如日本采用该类吸收体制成的微波暗室，其性能为：136MHz，25dB；300MHz，30dB；500MHz,40dB;1GHz～40GHz,45dB。4、工程应用在日益重要的隐身和电磁兼容（EMC）技术中，电磁波吸收材料的作用和地位十分突出，已成为现代军事中电子对抗的法宝和“秘密武器”，其工程应用主要在以下几个方面。4.1隐身技术在飞机、导弹、坦克、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂复吸收材料，就可以吸收侦察电波、衰减反射信号，从而突破敌方雷达的防区，这是反雷达侦察的一种有力手段，减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击的一种方法。如美国B－1战略轰炸机由于涂复了吸收材料，其有效反射截面仅为B－52轰炸机的1/50；在0H－6和AH－1G型眼镜蛇直升机发动机的整流罩上涂复吸收材料后可使发动机的红外辐射减弱90%左右。此外，电磁波吸收材料还可用来隐蔽着落灯等机场导航设备及其它地面设备、舰船桅杆、甲板、潜艇的潜望镜支架和通气管道等设备。4.2改善整机电磁兼容性能飞机机身对电磁波反射产生的假信号，可能导致高灵敏机载雷达假截获或假跟踪；一驾飞机或一艘舰船上的几部雷达同时工作时，雷达收发天线间的串扰有时十分严重，机上或舰上自带的干扰机也会干扰自带的雷达或通信设备……。为减少诸如此类的干扰，国外常用吸收材料优良的磁屏蔽来提高雷达或通信设备的性能。4.3RFID天线抗金属隔离应用此应用主要是利用一类高磁道率，低损耗型吸波材料的高磁道率特性；使用时，将吸波片插入13.56MHz回形天线和金属基板之间,增加感生磁场通过吸波材料本身，减少通过金属板的几率，从而减少感生涡流在金属板中产生，进而减少感生磁场的损耗，同时，因为吸波片的插入，实测的寄生电容也会减少，频率偏移减少，与读卡器的共振频率相一致，从而改善读卡距离，当然改善程度取决于吸波材料特性的优良程度。4.4安全保护由于高功率雷达、通信机、微波加热等设备的应用，防止电磁辐射或泄漏、保护操作人员的身体健康是一个全新而复杂的课题，吸收材料就可达到这一目的。另外，如今的家用电器普遍存在电磁辐射问题，通过合理使用吸收材料及其元器件也可有效地加以抑制。4.5微波暗室由吸收体装饰的壁面构成的空间称为微波暗室。在暗室内可形成等效无反射的自由空间（无噪音区），从四周反射回来的电磁波要比直射电磁能量小得多，并可忽略不计。微波暗室主要用于雷达或通信天线、导弹、飞机、飞船、卫星等特性阻抗和耦合度的测量、宇航员用背肩式天线方向图的测量以及宇宙飞船的安装、测试和调整等，这既可消除外界杂波干扰和提高测量精度与效率（室内可全天候工作），还可保守秘密。防腐涂层行业分析防腐涂层因工艺和材料不同，种类较多。通常按工艺不同可分为喷涂（分热喷涂和常温喷涂）、电镀等表面处理、刷涂等等，按材料分涂层材料可以是金属材料、非金属材料、陶瓷材料、高分子材料、高分子材料和金属等材料的复合材料等.1、热喷涂热喷涂是一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层.它是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。2、热喷涂涂层特点热喷涂是将喷涂材料以高温高速喷涂到基体表面，依靠喷涂材料与基体表面的机械结合、半冶金结合和物理结合等方式形成涂层。热喷涂材料按形状可分为线材和粉末，其中线材的喷涂设备简单，工艺因素影响小，涂层质量稳定；而粉末则不受成型工艺的限制，组元间可按任意比例调配，形成特殊的相组织从而实现某些特殊性能。热喷涂材料一般具有以下特点：①热稳定性好，能耐高温；②使用性能好，可满足各类不同涂层的使用性能；③润湿性好，涂层与基体的结合强度高，涂层平整；④固态流动性好（粉末），可保证送料的均匀性；⑤热膨胀系数合适，能防止喷涂后冷却过程中发生涂层龟裂。3、热喷涂涂层分类热喷涂涂层根据其用途主要分为防护涂层、强化涂层和特殊功能涂层。4、热喷涂涂层设计和选择热喷涂涂层种类繁多，涂层的选择和设计不仅要符合通用原则，更要重视工件工作的介质、温度、受力、工件的材质、组织、尺寸以及涂层的结合强度、硬度等。具体选择涂层时需要考虑以下因素：①工艺方法的可能性；②工作环境，包括承受的应力或冲击力。工作温度、腐蚀介质和腐蚀环境、涂层与其它零件配合表面和连接表面的材料和润滑情况等；③涂层性能要求，包括涂层的表面功能（如表面状态和表面光洁度等）、涂层的化学性能、结合强度、孔隙率、硬度、金相组织、耐磨性能等；④基体材料的特征，包括基体材料的化学成分和性能、零件的尺寸和形状、喷涂部位的表面状态等；⑤非复合或复合涂层的选择。5、热喷涂防腐涂层的一些应用1）抗大气腐蚀涂层的应用钢结构厂房、钢箱梁桥、电视铁塔、大楼天线、送变电站、钢制灯杆等户外钢结构，这些钢构件因长期暴露在大气中，受到气候变化和日晒雨淋，表面迅速氧化，生成一层三氧化二铁，严重影响钢结构的强度及使用寿命。为防止钢结构表面的氧化，以往一般都采用油漆保护，其防腐年限一般在3－5年，因此需要经常性进行维修、保养，常见的方法就是拷铲油漆，耗费大量人力物力。现采用钢结构表面喷锌、喷铝工艺加以保护，防腐年限可达30年以上无需保养。如在锌铝涂层外再加油漆封闭，则防腐年限更长。钢结构表面只有喷锌、喷铝后，才能真正起到阳极保护作用，从而达到钢结构长效防腐之目的。因此国家许多重大工程及市政项目被指定采用该工艺。如：长江三峡永久闸门、上海东方明珠电视塔、杨浦