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東華大學開發(fā)新型吸波復合材料，吸波材料能在哪些領域發(fā)揮作用？

文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2023-07-31 15:22:29

近日，東華大學紡織學院許福軍教授團隊在吸波復合材料領域取得新進展。

碳納米管/環(huán)氧泡沫吸波復合材料

雷達吸波材料(RAM)可以將入射電磁能量轉化為歐姆損耗，實現(xiàn)雷達隱身，已在許多先進飛機上得到應用。理想的RAM應具有吸收帶寬、重量輕、機械強度好的特點。三維機織間隔復合材料(3DWSC)具有多維性和可嵌入性的特點，是作為高性能電磁波吸收材料的理想設計平臺。

以碳納米管作為材料介電性能調(diào)控因子，制備介電性能可調(diào)控的碳納米管/環(huán)氧樹脂泡沫，并以三維機織間隔織物作為骨架，開發(fā)兼具承載能力的三維機織間隔織物增強碳納米管/環(huán)氧泡沫復合材料。該復合材料力學性能優(yōu)異，在30J能量的沖擊下仍保持完整結構。

不同含量的碳納米管摻雜到環(huán)氧樹脂發(fā)泡體系當中制備碳納米管/環(huán)氧樹脂泡沫，其介電常數(shù)和介電損耗隨著碳納米管填料含量增加近乎線性增長，可實現(xiàn)對其介電性能的定量調(diào)控。

在30J沖擊能量下，以碳納米管/環(huán)氧泡沫制備的吸波復合材料的吸收能量為26.83J。與普通的三維機織間隔復合材料相比，吸收的能量提高了85.0%，并能夠保持完整結構而不出現(xiàn)明顯破壞。

根據(jù)Dallenbach吸波原理，開發(fā)的吸波復合材料在4-18GHz的頻率范圍內(nèi)具有5.5GHz的有效吸收帶寬(RL<-10dB)，在5.5-18GHz頻率范圍內(nèi)，吸收率可達70%以上。相同尺寸的吸波復合材料在10GHz時的雷達散射面積(RCS)僅為碳纖維復合材料的1%。

該成果以“三維編織間隔織物增強碳納米管/環(huán)氧泡沫復合材料復合介電常數(shù)建模”（Modulation of complex permittivity of carbon nanotubes/epoxy foam composites reinforced by three-dimensional woven spacer fabric）為題，發(fā)表于《復合材料結構》（Composite Structure）雜志。

吸波材料有什么用？

吸波材料定義、作用

吸波材料是指可吸收、衰減空間入射的電磁波能量，并減少或消除反射的電磁波的一類功能材料，一般由基體材料和損耗介質(zhì)復合而成。通過小的極性分子，吸收消耗掉微博的能量。根據(jù)電磁波在介質(zhì)中從低磁導向高磁導方向傳播的規(guī)律，利用高磁導率鐵氧體引導電磁波，通過共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過耦合把電磁波的能量轉變成熱能。

電磁波在材料里感應產(chǎn)生電流，電流在材料內(nèi)部傳輸受阻而轉化為內(nèi)能。電導率越大，載流子引起的宏觀電流越大（電場引起的電流和磁場引起的渦流）有利于電磁能轉變?yōu)闊崮堋?/span>

吸波材料主要以鐵氧體為基材的屏蔽膜，它主要功能以吸收耦合電磁波防止電波的疊加，消除智能電子系統(tǒng)內(nèi)的多余電波，可將吸波材料裁剪成型，并貼復在觸摸板背面或排線上抗電磁干擾EMI優(yōu)化觸摸屏的性能。

吸波材料原理

1、吸波材料原理是以磁性微波吸收劑為主體，把電子設備的電磁波以絕緣損耗、磁損耗和阻損耗等方式轉換成熱能來達到降低電磁輻射的作用，具有高導磁率、可選擇頻段寬等特點，并可針對特定頻段定向開發(fā)。

2、吸波材料在10MHz~6GHz范圍內(nèi)具有良好的吸收特性，可避免二次反射造成的電磁干擾或泄漏。產(chǎn)品主要為吸波貼片類型，也可根據(jù)客戶需求加工成各種形狀。吸波材料可用在筆記本電腦、手機、通訊機柜等的電子設備腔體內(nèi)部。

3、吸波材料對電磁波吸收效果好，吸收頻率寬，可根據(jù)客戶要求頻段進行客戶化定制產(chǎn)品，厚度薄性價比高，用途及適用范圍廣泛。

碳納米管吸波材料簡述

碳納米管作為一維納米材料，因其特殊的結構、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、良好的導電性能、優(yōu)異的機械性能及納米材料特有的納米效應引起了廣泛的關注。從電磁波吸收方面來看，碳納米管由于其導電性和作為一維納米材料所具有的表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應，因而顯示出很強的寬帶微波吸收性能，已成為新型吸波收材料研究熱點之一。碳納米管是一種電損耗型的吸波材料，大量的研究工作十分關注碳納米管改性以提高其磁學性質(zhì)，從而改善其阻抗匹配，提高電磁損耗，并最終達到更好的吸波效果。

吸波材料應用

1、可用在筆記本電腦、手機、通訊機柜等的電子設備腔體內(nèi)部。

2、可以降低各種電子設備的輻射和噪音。

3、可減少低頻間的耦合傳導輻射干擾、減少低頻回波干擾

4、可降低屏障框內(nèi)的內(nèi)部EMI（共振、串擾）。

5、應用到芯片與散熱模塊之間。

6、應用之EMI/RFI：EMI（Electro MagneTIc Interference）：直譯是電磁干擾。電磁干擾三要素：干擾源、干擾傳播途徑以及敏感設備。擾源是指產(chǎn)生電磁干擾的電子設備或系統(tǒng)，干擾傳播途徑包括線纜，空間等，敏感設備是指易受電磁干擾影響的電子設備或系統(tǒng)。發(fā)射頻率干擾（RF Interference）：射頻是一種高頻交流電，也就是通常所說的電磁波。射頻干擾就是電磁波所帶來的干擾。如果兩個頻率相差不多的電磁波會同時被接收機接收造成干擾。在離發(fā)出臺近的地方會有諧波干擾。干擾其他的接收設備。在相同頻率的電磁波可干擾電臺。

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來源：賢集網(wǎng)
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