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吸波材料是什么材質(zhì)？吸波材料有什么作用？
發(fā)布：諾豐科技
時間：2022-02-28 11:33:14
隨著電子設(shè)備功率密度的提高,電子器件的電磁兼容問題日趨嚴(yán)重,兼具屏蔽功能特性的吸波材料成為解決該問題的新趨勢。
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(fù)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(dǎo)向高磁導(dǎo)方向傳播的規(guī)律，利用高磁導(dǎo)率鐵氧體引導(dǎo)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(zhuǎn)變成熱能。
電磁波在材料里感應(yīng)產(chǎn)生電流，電流在材料內(nèi)部傳輸受阻而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。電導(dǎo)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(zhuǎn)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(fù)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(shè)備的電磁波以絕緣損耗、磁損耗和阻損耗等方式轉(zhuǎn)換成熱能來達(dá)到降低電磁輻射的作用，具有高導(dǎo)磁率、可選擇頻段寬等特點(diǎn)，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(jī)、通訊機(jī)柜等的電子設(shè)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(jìn)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。
吸波材料分類
目前吸波材料分類較多，大致可分為以下幾大類：
一、按材料成型工藝和承載能力
吸波材料可分為涂覆吸波材料和結(jié)構(gòu)型吸波材料。
二、按吸波原理
1、吸收型吸波材料，它是本身對電磁波進(jìn)行吸收損耗，基本類型有復(fù)磁導(dǎo)率與復(fù)介電常數(shù)相等的吸收體，阻抗?jié)u變“寬頻”吸收體和衰減表面電流的薄層吸收體。
2、干涉型吸波材料，則是利用吸波層表面和底層兩列反射波的振幅相等相位相反進(jìn)行干涉相消。
三、按材料的損耗機(jī)理
1、電阻型損耗，此類吸收機(jī)制和材料的導(dǎo)電率有關(guān)，導(dǎo)電率越大，載流子引起的宏觀電流越大，從而有利于電磁能轉(zhuǎn)化成為熱能。如碳化硅、石墨等屬于電阻型吸波材料。
2、電介質(zhì)損耗，它是一類和電極有關(guān)的介質(zhì)損耗吸收機(jī)制，就是通過介質(zhì)反復(fù)極化產(chǎn)生的“摩擦”作用將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉。如鈦酸鋇之類的是屬于電介質(zhì)型吸波材料。
3、磁損耗，這類吸收機(jī)制是一類和鐵磁性介質(zhì)的動態(tài)磁化過程有關(guān)的磁損耗，可以細(xì)化為：磁滯損耗，阻尼損耗、旋磁渦流、以及磁后效應(yīng)等，主要來源是和磁滯機(jī)制相似的磁疇轉(zhuǎn)向、磁疇壁位移以及磁疇自然共振等，如鐵氧體、羥基鐵等是屬于磁損耗吸波材質(zhì)。
四、按研究時期
1、傳統(tǒng)吸波材料，如鐵氧體、鈦酸鋇、金屬微粉、石墨、碳化硅、導(dǎo)電纖維等都屬于傳統(tǒng)吸波材料，其中鐵氧體吸波材料和金屬微粉吸波材料研究和應(yīng)用比較多，性能也較好。
2、新型吸波材料，包括納米材料、手性材料、導(dǎo)電高聚物、多晶鐵纖維及電路模擬吸波材料等，它們具有不同于傳統(tǒng)吸波材料的吸波機(jī)理。其中納米材料和多晶鐵纖維是眾多新型吸波材料中性能最好的兩種。
五、按材料
1、鐵氧體吸波材料，它是一種復(fù)合介質(zhì)材料,?對電磁波的吸收既有介電特性方面的極化效應(yīng)又有磁損耗效應(yīng)。具有吸收率高、涂層薄和頻帶寬等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。
2、金屬微粉吸波材料，通常所指的金屬微粉的粒度為0.?5～20μm。金屬微粉吸波材料具有居里溫度高、溫度穩(wěn)定性好、在磁性材料中有著磁化強(qiáng)度高、微波磁導(dǎo)率較大、介電常數(shù)較高等優(yōu)點(diǎn),?因此在吸波材料領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。它主要是通過磁滯損耗、渦流損耗等方式吸收電磁波。目前主要使用的金屬微粉的尺寸通常是1～10μm。
3、多晶鐵纖維吸波材料，它的吸波機(jī)理是渦流損耗和磁滯損耗,?此外它還是一種良導(dǎo)體,?具有較強(qiáng)的介電損耗吸收性能,?在外界交變電場的作用下,?纖維內(nèi)的電子產(chǎn)生振動,?將電磁能部分轉(zhuǎn)化為熱能。多晶鐵纖維具有獨(dú)特的形狀各向異性,?可以在很寬的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)高吸收,?質(zhì)量比傳統(tǒng)的金屬微粉材料減輕40%～60%,?克服了大多數(shù)磁性材料的嚴(yán)重缺陷。多晶鐵纖維吸波材料具有重量輕、面密度小(可降至1.5～2kg/m2)?、頻帶寬(4～18GHz)?的優(yōu)點(diǎn),?并且可以通過調(diào)節(jié)纖維的長度、直徑、排列方式、分散劑的含量等調(diào)節(jié)材料的電磁參數(shù)。
4、納米吸波材料，是指材料尺寸為納米級(?通常為1～100nm)?。納米材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其具有隧道效應(yīng)、量子效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)等特點(diǎn)。將納米材料作為吸收劑制成涂料,?不僅能很好地吸收電磁波,?而且涂層薄,?吸收頻帶寬。
5、吸波結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，是把吸波材料與樹脂泡沫膠纖維混合成剛性結(jié)構(gòu)材料，最常用的是碳纖維和碳化硅纖維復(fù)合材料。
6、等離子體吸波材料，等離子體隱身材料吸收頻帶寬為（3MHz-300GHz），不需要改變飛行器的外觀，價格便宜，維修方便，有極高的潛在應(yīng)用價值，已成為未來隱身技術(shù)的發(fā)展趨勢。
六、按形狀
1、尖劈形，微波暗室采用的吸收體常做成尖劈形（金子塔形狀），主要由聚氨酯泡沫型、無紡布難燃型、硅酸鹽板金屬膜組裝型等。著頻率的降低（波長增長），吸收體長度也大大增加，普通尖劈型吸收體有近似關(guān)系式L/λ≈1，所以在100MHz時，尖劈長度達(dá)3000mm，不但在工藝上難以實(shí)現(xiàn)，而且微波暗室有效可用空間也大為減少。
2、單層平板形，國外最早研制成的吸收體就是單層平板形，后來制成的吸收體都是直接貼在金屬屏蔽層上，其厚度薄，重量輕，但工作頻率范圍較窄。
3、雙層或多層平板形，這種吸收體可在很寬的工作頻率范圍內(nèi)工作，且可制成任意形狀。將鐵氧體和金屬短纖維均勻分散在合適的有機(jī)高分子樹脂中制成復(fù)合材料，工作頻帶可拓寬40%～50%。其缺點(diǎn)是厚度大、工藝復(fù)雜、成本較高。
4、涂層形，在飛行器表面只能用涂層型吸收材料，為展寬頻率帶，一般都采用復(fù)合材料的涂層。如鋰鎘鐵氧體涂層厚度為2.5mm～5mm時，在厘米波段，可衰減8.5dB;尖晶石鐵氧體涂層厚度為2.5mm時，在9GHz可衰減24dB;鐵氧體加氯丁橡膠涂層厚度為1.7mm～2.5mm時，在5GHz～10GHz衰減達(dá)30dB左右。
5、結(jié)構(gòu)形，將吸波材料摻入工程塑料使其既具有吸收特性，又具有載荷能力，這是吸波材料發(fā)展的一個方向。如今，為進(jìn)一步提高吸波材料的性能，國外還發(fā)展了幾種形狀組合的復(fù)雜型吸收體。
吸波材料應(yīng)用
1、可用在筆記本電腦、手機(jī)、通訊機(jī)柜等的電子設(shè)備腔體內(nèi)部。
2、可以降低各種電子設(shè)備的輻射和噪音。
3、可減少低頻間的耦合傳導(dǎo)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?dāng)_）。
5、應(yīng)用到芯片與散熱模塊之間。
6、應(yīng)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(shè)備。擾源是指產(chǎn)生電磁干擾的電子設(shè)備或系統(tǒng)，干擾傳播途徑包括線纜，空間等，敏感設(shè)備是指易受電磁干擾影響的電子設(shè)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(jī)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(shè)備。在相同頻率的電磁波可干擾電臺。
