纳米吸波剂的类型
日期：2018-11-16 09:35
科学家研制出的新型纳米隐身材料
纳米吸波剂材料是指材料组分的特征尺寸在纳米量级(1~100nm)的材料该材料由“颗粒组元”和“界面组元”两种组元组成。近年来纳米材料的发展为吸波材料又提供了新的可能性。纳米材料由于本身颗粒小,使得界面组元所占比例极大,尺寸效应和界面效应对材料的性能产生重要的影响。它的独特结构和许多奇特的性质,表现在力学、光学、磁学、热学以及化学等方面,纳米材料极高的电磁波吸收性能更是引起了人们的广泛关注,纳米材料在具备良好的吸波功能的同时,兼备了宽频带兼容性好、质量轻和厚度薄等特点,英、美等国都将其列入新一代隐身材料加以研究。在微波场的辐射下,纳米材料中的原子、电子运动加剧,促使磁化,使电磁能转化为热能,从而增加了对电磁波的吸收性能。可见光等波段的纳米复合材料,并提出了单个吸收粒子匹配设计机理,这样可以充分发挥单位质量损耗层的作用。
(1)纳米金属与合金吸波剂
主要是纳米金属与纳米合金的复合粉体,以Fe、Co、Ni等纳米金属与纳米合金粉体为主,采用多相复合的方式,其吸波性能优于单相纳米金属粉体,吸收率大于10dB的带宽可达3.2GHz,谐振频率点的吸收率大于20dB,复合体中各组元的比例、粒径、合金粉的显微结构是其吸波性能的主要影响因素。
(2)纳米金属氧化物磁性超细粉吸波剂
这类吸收剂有单一氧化物和复合氧化物两类,前者主要有Fe2O3、Fe3O4ZnO、Co3O4、TiO2、NiO、MoO2、WO3等纳米磁性超细粉;后者主要有LeFe3、L. a SrFe(3等纳米磁性超细粉。这些金属氧化物(还有某些非金属材料)的纳米超细粉在细化过程中处于表面的原子数目越来越多,增强了纳米材料的活性。
(3)纳米碳化硅吸收剂
碳化硅陶瓷材料具有良好的力学性能和热物理性能,特别是其耐高温、强度高、耐腐蚀、相对密度小,电阻率高,而且它的吸波性能好,能减弱发动机的红外信号,是应用广泛、发展很快的吸波剂之一。用这种吸波剂制出的吸波材料在高温下电磁性能稳定,特别适合于工作温度高达1000℃的发动机。纳米碳化硅的吸收频带更宽,对毫米波段和厘米波段都有很好的吸收效果。纳米碳化硅与磁性纳米吸波剂(如纳米金属粉等)复合后,吸波效果还能大幅度提高,纳米量级的碳化硅品须加入到纳米碳化硅吸波剂中,其吸波效果也有很大提高。
(4)纳米石墨吸波剂
纳米石墨常被用来与纳米碳化硅等吸收剂复合使用。纳米石墨作为吸波剂可用来制作石墨热塑性复合材料和石墨环氧树脂复合材料,这些材料在低温下仍保持韧性。
(5)纳米Si/C/N和Si/C/N/O吸收剂
纳米SiC/N吸波剂的主要成分是碳化硅、氮化硅和自由碳等物质,主要靠碳化硅和自由碳吸收和衰减雷达波,靠氮化硅的含量来调节整体电阻率。纳米SiC/N/O吸收剂的主要成分是SiC、Si3N4、Si2N2O、SiO2和自由碳。最近的研究表明,SiC/N和Si/C/N/O纳米吸波剂不仅在厘米波段,而且在毫米波段也有很强的吸波性能。
(6)纳米导电高聚物吸波剂
导电高聚物结构多样化,具有密度低、物理和化学性能独特的特点,其电导率可在绝缘体、半导体和金属导体的范围内变化,其中聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等就是具有导电结构的高聚物。这些导电聚合物的纳米微粉具有非常好的吸波性能,它与纳米金属吸波剂复合后吸波效果更好/与无机磁损物质或超微粒子复合能够制出新型轻质宽频的微波吸收材料。
(7)纳米金属绝缘介质膜吸波剂
这是一种金属沉积到绝缘介质膜上制成的吸波剂,金属膜与绝缘介质膜的厚度均保持在纳米量级。法国最近研制成功了一种宽频微波吸收涂层,该涂层由胶黏剂和纳米级微屑填充材料组成。
(8)纳米金属膜/绝缘介质吸波剂
这类吸波剂是把纳米量级的金属膜沉积到绝缘介质球上,即在中空玻璃球的表面利用溅射成膜技术生成多层纳米颗粒膜吸收剂。
(9)纳米氮化物吸波剂
纳米氮化物吸波剂主要有氮化硅和氮化铁等,纳米氮化硅在102~106Hz时有比较大的介电损耗。纳米氮化铁具有很高的饱和磁感应强度而且有很高的饱和磁流密度,有可能成为性能优良的纳米雷达波吸收剂。纳米雷达波吸收剂作为一类新型吸收剂还正处于研制阶段,然而,潜力很大,有可能出现更大突破。针对吸波材料在“薄、轻、宽、强”等性能方面的更高要求,磁性纳米微粒、纳米颗粒膜和多层膜将成为新一代的实用型波收剂。
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