磁性吸波材料的制备与性能研究文献综述
2020-04-10 16:31:28
文 献 综 述
电磁干扰是诸如计算机、手机等电子设备在使用过程中所产生的不需要的电磁信号或噪声对有效电磁信号的干扰。随着各种电子、电器设备的日益普及,电磁干扰已被世界卫生组织列为继水源、大气、噪声之后的第四大环境污染源,其在军事和民用电子信息领域的影响越来越严重,对公共环境和人身安全以及军事保密、安全造成了很大的危害[1]。目前强制性的电磁兼容标准(EMC)已经在世界范围内执行,EMC包括两个方面的要求:首先,设备要有一定的抗干扰能力,使其在电磁环境中能够正常工作;其次,设备工作中自身产生的电磁干扰应抑制在一定水平以下,不能对同处于一个电磁环境中的任何事物构成不能承受的电磁干扰。另外,许多国家对于军事设备的抗雷达探测的电磁屏蔽、保护和隔离能力越来越重视。我国已于1998年底宣布执行电磁兼容标准,在此方面的研究起步较晚,在技术以及产品方面严重落后于发达国家,因此,自主研制开发我国的抗EMI器件已是势在必行。目前在电子设备和系统中通用的电磁兼容设计技术有接地、屏蔽、滤波三种,通常称之为抑制电磁干扰的三大技术[2]。
获得高性能吸波材料的关键在于微波吸收剂,吸收剂的电磁性能除与其化学组成和物相组成有关外,还决定于其物理形态。开展吸收剂物理形态的研究可以指导今后吸波材料的研制工作,这无论对于基础研究,还是探索开发在宽频段具有高微波吸收性能的微波吸收剂都具有重要的意义。
吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量,或通过材料的电磁损耗是电磁波能量转化为热能或其它形式的能量而损耗掉的一类材料。通常是由吸收剂和基体组成。
吸波材料要吸收电磁波必须满足两个基本条件:一是电磁波入射到材料表面时能最大限度地进入材料内部,即匹配特性;二是进入到材料内部的电磁波几乎能全部被衰减掉,即衰减特性[3]
1 吸波材料的工作原理
吸波材料的特性一般用介电常数ε和磁导率μ表征,其能量损耗tanδ可由下式表示[4]:
tanδ = tanδε tanδμ = ε″/ε′ μ″/μ′ (1-1)
式中tanδε为介电损耗,tanδμ为磁损耗。
而评价吸波材料的性能指标是用电磁波的反射率来表示。根据电磁场理论Maxwell方程,若外界发射来的电磁波的入射率为Pi,投射到材料上经过衰减后又反射出来的功率为Pr,则吸波材料的功率反射率RP为Pr与Pi的比值。同理电压反射率Г可表示为反射波电压与入射波电压的比值,根据Poynting定理,RP等于Г2,导出吸波材料的反射率R,单位分贝(dB),其表达式为[4]:
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