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1、纳米吸波纳米吸波材料材料1 1、纳米吸波材料的概念、纳米吸波材料的概念2 2、纳米吸波材料的吸波原理、纳米吸波材料的吸波原理3 3、常见的纳米吸波材料的种类、常见的纳米吸波材料的种类4 4、新型纳米吸波材料及其应用、新型纳米吸波材料及其应用contents1 1、纳米吸波材料的概念、纳米吸波材料的概念 吸波材料是能吸收投射到它表面的吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能量电磁波能量, , 并通过材料的介质损耗将并通过材料的介质损耗将电磁波能量转换成为其他形式的能量电磁波能量转换成为其他形式的能量( ( 如机械能、电能和热能等如机械能、电能和热能等) ) 而消耗掉的而消耗掉的一类材料一类材料2
2、2、纳米吸波材料的吸波原理、纳米吸波材料的吸波原理纳米材料之所以具有优异的吸收电磁波性能纳米材料之所以具有优异的吸收电磁波性能, , 其其原因在于原因在于: :2.1 2.1 纳米材料的界面组元所占比例大纳米材料的界面组元所占比例大, , 纳米颗粒纳米颗粒表面原子表面原子比例高比例高, , 不饱和键和悬挂键多不饱和键和悬挂键多, , 大量悬大量悬挂键的存在使界面极化挂键的存在使界面极化, , 吸收频带展宽。吸收频带展宽。2.2 2.2 纳米材料量子尺寸效应使纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂电子能级分裂, , 分分裂的能级间距正处于微波的能量范围裂的能级间距正处于微波的能量范围( ( eVeV
3、 eV)eV)，为纳米材料创造了新的吸收通道，为纳米材料创造了新的吸收通道。2、纳米吸波材料的吸波原理、纳米吸波材料的吸波原理2.3 2.3 磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起较大的磁滞损耗。在电磁场的辐射下，纳起较大的磁滞损耗。在电磁场的辐射下，纳米材料中的原子和电子运动加剧米材料中的原子和电子运动加剧, , 促使磁化，促使磁化，增加电磁能转化为热能的效率增加电磁能转化为热能的效率, ,从而提高对电从而提高对电磁波的吸收性能。磁波的吸收性能。 磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗磁滞损耗的大小与磁滞的大小与磁滞的大小与磁滞的大小与磁滞回线所围面积回线所围面积回线所围面
4、积回线所围面积成正比，因此成正比，因此成正比，因此成正比，因此磁滞回线所围磁滞回线所围磁滞回线所围磁滞回线所围面积越大，磁面积越大，磁面积越大，磁面积越大，磁滞损耗也就越滞损耗也就越滞损耗也就越滞损耗也就越大大大大：介电常数：介电常数 ：磁导率：磁导率3 3、常见的纳米吸波材料的、常见的纳米吸波材料的 种类及优点种类及优点1、碳纳米管吸波材料、碳纳米管吸波材料 碳纳米管碳纳米管表现出优良的表现出优良的吸波性能吸波性能, , 同同时具有质量轻、时具有质量轻、兼容性好、吸兼容性好、吸波频带宽等特波频带宽等特点点, , 是新一代是新一代最具发展潜力最具发展潜力的吸波材料。的吸波材料。SEM imag
5、es of the microstructure of (a) spherical CIPs/MWCNTs and (b) flaky CIPs/MWCNTs, distribution state of (c) spherical CIPs and (d) flaky CIPs2、纳米金属与合金吸波材料、纳米金属与合金吸波材料 纳米纳米金属吸波金属吸波材料是以材料是以FeFe、CoCo、Ni Ni 等金属等金属及其合金及其合金制成粉体制成粉体, , 与介质型与介质型纳米粉体、纳米粉体、纳米碳管纳米碳管或粘接剂或粘接剂复合制成复合制成薄膜薄膜3 3、纳米氧化物吸波材料、纳米氧化物吸波材料 纳米
6、氧纳米氧化物吸波材化物吸波材料主要有料主要有FeFe、MoMo、TiTi、W W、 NiNi、Sn Sn 等的等的氧化物和复氧化物和复合氧化物合氧化物, , 它们不仅吸它们不仅吸波性能良好波性能良好, , 还兼有抑制还兼有抑制红外辐射的红外辐射的功能功能4、纳米导电聚合物吸波材料、纳米导电聚合物吸波材料 作为纳米吸收剂的导电聚合物主要有聚乙炔、聚吡咯作为纳米吸收剂的导电聚合物主要有聚乙炔、聚吡咯和聚苯胺等和聚苯胺等, , 它的结构特点是具有它的结构特点是具有P P电子共轭体系电子共轭体系5、纳米陶瓷吸波材料、纳米陶瓷吸波材料 纳米陶瓷吸波材料主要有纳米陶瓷吸波材料主要有SiC, SiSiC,
7、Si3 3N N4 4 及复合物及复合物Si/C/N, Si/C/N/O Si/C/N, Si/C/N/O 等等, , 其主要成分为碳化硅、氮化硅和其主要成分为碳化硅、氮化硅和无定型碳无定型碳, , 具有耐高温、质量轻、强度大、吸波性能好等具有耐高温、质量轻、强度大、吸波性能好等优点优点6、过渡金属硫化物纳米吸波材料、过渡金属硫化物纳米吸波材料 它们它们不仅在紫不仅在紫外、近紫外、近紫外、可见外、可见光区有吸光区有吸收收, , 而且而且在近红外在近红外光区也有光区也有吸收吸收SEM image of porous CdS film on plastic substrate.SEM image
8、of porous CdS film on plastic substrate.4 4、新型纳米吸波材料及其应用、新型纳米吸波材料及其应用4.1 纳米复合薄膜吸波剂纳米复合薄膜吸波剂 近年来国外对多层纳米颗粒膜应用于电近年来国外对多层纳米颗粒膜应用于电磁波吸收材料领域开展了较多研究磁波吸收材料领域开展了较多研究, ,美、俄、美、俄、法、德、日等国都取得了很多成果。法国最法、德、日等国都取得了很多成果。法国最近研制成功一种宽频吸波涂层近研制成功一种宽频吸波涂层, ,它由粘结剂它由粘结剂和纳米级微屑填充材料构成。纳米级微屑由和纳米级微屑填充材料构成。纳米级微屑由超薄不定形磁性薄层及绝缘层堆叠而成超
9、薄不定形磁性薄层及绝缘层堆叠而成, ,磁磁性层厚度为性层厚度为3nm ,3nm ,绝缘层厚度为绝缘层厚度为5nm5nm最近俄罗斯最近俄罗斯成功地利用成功地利用纳米晶薄膜纳米晶薄膜制备了厚度制备了厚度仅为仅为20m 20m 的超薄型多的超薄型多层膜微波吸层膜微波吸收材料。收材料。T50 俄罗斯4.2 电路模拟吸波材料电路模拟吸波材料（CARAMsCARAMs） (Circuit AnalysisRAMs (Circuit AnalysisRAMs）这种由计算机设计并严格控制结构的透明导电薄片能够透过可见光而屏蔽雷达波，并阻尼雷达波感应产生的电场，从而吸收雷达波,避免了反射所造成的反射能量与简单的吸收型材料相比，与简单的吸收型材料相比，CA2RAMs CA2RAMs 具有较好的隐身具有较好的隐身性能。美国性能。美国F117F117飞机，飞机，其座舱透明件就采用其座舱透明件就采用CACARAMsRAMs。其实施方法就是将。其实施方法就是将具有一定图形结构的透明具有一定图形结构的透明薄膜电路网格植入透明高薄膜电路网格植入透明高聚物涂层中，并与飞机连聚物涂层中，并与飞机连接成导电通路，使得整个接成导电通路，使得整个透明材料变成一个透明材料变成一个CACARAMsRAMs
