铁氧体吸波材料

资料整理：夏益民、电磁辐射防护材料概述与分类电磁辐射防护材料可分为电磁波屏蔽材料和电磁波吸收材料。电磁波屏蔽材料电磁波屏蔽材料是指对入射电磁波有强反射的材料，主要有金属电磁屏蔽涂料、导电高聚物、纤维织物屏蔽材料。将银、碳、铜、镍等导电微粒掺入到高聚物中可形成电磁波屏蔽涂料其具有工艺简单、可喷射、可刷涂等优点，成本也较低，因此得到广泛应用。据调查，美国使用的屏蔽涂料占屏蔽材料的80%以上，镍系屏蔽涂料化学稳定性好，屏蔽效果好，是目前欧美等国家电磁屏蔽涂料的主流。导电高聚物屏蔽材料主要有两类，一类是通过在高聚物表面贴金属箔、镀金属层等方法形成很薄的导电性很高的金属层，具有较好的屏蔽效果；另一类是由导电填料与合成树脂构成，导电填料主要有金属片、金属粉、金属纤维、金属合金、碳纤维、导电碳黑等。金属纤维与纺织用纤维相互包覆可用来制备金属化织物!此类织物既保持了原有织物的特性!又具有电磁屏蔽效能。电磁波吸收材料电磁波吸收材料指能吸收，衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。吸波材料由吸收剂、基体材料、黏结剂、辅料等复合而成，其中吸收剂起着将电磁波能量吸收衰减的主要作用，吸波材料可分为传统吸波材料和新型吸波材料#传统的吸波材料按吸波原理可分为电阻型、电介质型和磁介质型。电阻型吸波材料的电磁波能量损耗在电阻上!吸收剂主要有碳纤维、碳化硅纤维、导电性石墨粉、导电高聚物等；金属短纤维、钛酸钡陶瓷等属于电介质型吸波材料；铁氧体、羰基铁粉、超细金属粉等属于磁介质型吸波材料，它们具有较高的磁损耗角正切，主要依靠磁滞损耗、畴壁共振和自然共振、后效损耗等极化机制衰减吸收电磁波，研究较多且比较成熟的是铁氧体吸波材料。二、铁氧体铁氧体由以三价铁离子作为主要正离子成分的若干种氧化物组成，并呈现亚铁磁性或反铁磁性的材料。铁氧体是一种具有铁磁性的金属氧化物。就电特性来说，铁氧体的电阻率比金属、合金磁性材料大得多，而且还有较高的介电性能。铁氧体的磁性能还表现在高频时具有较高的磁导率。因而，铁氧体已成为高频弱电领域用途广泛的非金属磁性材料。由于铁氧体单位体积中储存的磁能较低，饱合磁化强度也较低（通常只有纯铁的1/3〜1/5），因而限制了它在要求较高磁能密度的低频强电和大功率领域的应用。铁氧体磁性材料可用化学分子式MFe204表示。式中M代表锰、镍、锌、铜等二价金属离子。铁氧体磁性是通过烧结这些金属化合物的混合物而制造出来的。铁氧体磁性的主要特点是电阻率远大于金属磁性材料，这抑制了涡流的产生，使铁氧体磁性能应用于高频领域。首先，按照预定的配方比重，把高纯、粉状的氧化物（如Fe204、Mn304、ZnO、NiO等）混合均匀，再经过煅烧、粉碎、造粒和模压成型，在高温（1000〜1400°C）下进行烧结。烧结出的铁氧体制品通过机械加工获得成品尺寸。上述各道工序均受到严格的控制，以使产品的所有特性符合规定的指标。不同的用途要选择不同的铁氧体材料。有适用于低损耗、高频特性好的系列，有磁导率的线性材料。按照不同的适用频率范围分为：中低频段（20〜150kHz）、中高频段（100〜500kHz）、超高频段（500~1MHz）。铁氧体的吸波性能来源于其既有亚铁磁性又有介电性能，其相对磁导率和相对电导率均呈复数形式，它既能产生介电损耗又能产生磁致损耗，因此铁氧体吸波材料具有良好的微波性能。在用于吸波材料时，铁氧体主要有两种形式：一种是与胶粘剂复合制成复合材料，这种复合材料可以是涂料和橡胶等制品。这些材料材料的磁导率较低，需要较厚的材料才能对微波有较好的吸收。另一种是烧结铁氧体。由于烧结铁氧体内部结构较连续，材料可获得较高的磁导率，其缺点是材料较重易碎，耐高温性能弱。2.屏蔽效能材料对电磁波屏蔽和吸收的程度用屏蔽效能（SE）来表示，单位为分贝（dB）,—般来说,SE越大，则衰减的程度越高。根据SE的不同取值将材料对电磁波的衰减程度分级如表。表I电晞波衰减分级标准卫彷」Classifiedstandard□!eJecTromagneticwaveattenuationSE/dB010以卜-10-3030-6060-9090以上克减程度无较缶貝好优吸波材料的基本物理原理是，材料对入射电磁波实现有效吸收，将电磁波能量转换为热能或其它形式的能量而损耗掉。该材料应具备两个特性即波阻抗匹配特性和衰减特性波阻抗匹配特性即创造特殊的边界条件是入射电磁波在材料介质表面的反射系数，最小，从而尽可能的从表面进入介质内部。衰减特性是指进入材料内部的电磁波因损耗而被迅速吸收。损耗大小，可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。要提高介质吸波效能，其基本途径是提高介质电导率，增加极化“摩擦”和磁化“摩擦”，同时还要满足阻抗匹配条件，使电磁波不反射而进入介质内部被吸收。而对于单一组元的吸收体，阻抗匹配和强吸收要同时满足常常会有矛盾，因此有必要进行材料多元复合，以便调节电磁参数，使之尽可能在匹配条件下，提高吸收损耗能力。部分研究概况日本FDK将起始磁导率分别为12和10的MnZn铁氧体PE23、PE45吸收剂分散到橡胶中,制备的薄层柔性吸波材料的性能见/.■'MHz圏3日本FDK的PE系列柔性吸波材料性能过璧君和邓龙江采用共沉与高温助熔剂相结合的制粉工艺，研制的平面六角晶系的(ZnCo)2W铁氧体吸收剂，与其它调节剂配合制成厚度为1.63mm的涂层，在8~12GHz频段均具有-10dB以下的反射系数。其用传统陶瓷工艺制备了成分为Ba(CoTi)xFe12-xO19的磁铅石结构单轴六角晶系铁氧体，单一吸收剂粉体涂层厚度为1.5mm时，最小反射系数为-10.88dB(14.2GHz)；与其它吸收剂复合后制成厚度为1.29mm的涂层，12~18GHz全频段的