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吸波材料是什么材质?吸波材料有什么作用?吸波材料原理、分类及应用介绍
发布:诺丰科技 时间:2022-02-28 11:33:14 点击数:1025
随着电子设备功率密度的提高,电子器件的电磁兼容问题日趋严重,兼具屏蔽功能特性的吸波材料成为解决该问题的新趋势。

吸波材料是什么材质?吸波材料有什么作用?吸波材料原理、分类及应用介绍

吸波材料定义、作用

吸波材料是指可吸收、衰减空间入射的电磁波能量,并减少或消除反射的电磁波的一类功能材料,一般由基体材料和损耗介质复合而成。通过小的极性分子,吸收消耗掉微博的能量。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率铁氧体引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。

电磁波在材料里感应产生电流,电流在材料内部传输受阻而转化为内能。电导率越大,载流子引起的宏观电流越大(电场引起的电流和磁场引起的涡流)有利于电磁能转变为热能。

吸波材料主要以铁氧体为基材的屏蔽膜,它主要功能以吸收耦合电磁波防止电波的叠加,消除智能电子系统内的多余电波,可将吸波材料裁剪成型,并贴复在触摸板背面或排线上抗电磁干扰EMI优化触摸屏的性能。
吸波材料是什么材质?吸波材料有什么作用?吸波材料原理、分类及应用介绍
吸波材料原理

1、吸波材料原理是以磁性微波吸收剂为主体,把电子设备的电磁波以绝缘损耗、磁损耗和阻损耗等方式转换成热能来达到降低电磁辐射的作用,具有高导磁率、可选择频段宽等特点,并可针对特定频段定向开发。

2、吸波材料在10MHz~6GHz范围内具有良好的吸收特性,可避免二次反射造成的电磁干扰或泄漏。产品主要为吸波贴片类型,也可根据客户需求加工成各种形状。吸波材料可用在笔记本电脑、手机、通讯机柜等的电子设备腔体内部。

3、吸波材料对电磁波吸收效果好,吸收频率宽,可根据客户要求频段进行客户化定制产品,厚度薄性价比高,用途及适用范围广泛。
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吸波材料分类

目前吸波材料分类较多,大致可分为以下几大类:

一、按材料成型工艺和承载能力

吸波材料可分为涂覆吸波材料和结构型吸波材料。

二、按吸波原理

1、吸收型吸波材料,它是本身对电磁波进行吸收损耗,基本类型有复磁导率与复介电常数相等的吸收体,阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体。

2、干涉型吸波材料,则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消。

三、按材料的损耗机理

1、电阻型损耗,此类吸收机制和材料的导电率有关,导电率越大,载流子引起的宏观电流越大,从而有利于电磁能转化成为热能。如碳化硅、石墨等属于电阻型吸波材料。

2、电介质损耗,它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制,就是通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。如钛酸钡之类的是属于电介质型吸波材料。

3、磁损耗,这类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗,可以细化为:磁滞损耗,阻尼损耗、旋磁涡流、以及磁后效应等,主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等,如铁氧体、羟基铁等是属于磁损耗吸波材质。
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四、按研究时期

1、传统吸波材料,如铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等都属于传统吸波材料,其中铁氧体吸波材料和金属微粉吸波材料研究和应用比较多,性能也较好。

2、新型吸波材料,包括纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶铁纤维及电路模拟吸波材料等,它们具有不同于传统吸波材料的吸波机理。其中纳米材料和多晶铁纤维是众多新型吸波材料中性能最好的两种。

五、按材料

1、铁氧体吸波材料,它是一种复合介质材料, 对电磁波的吸收既有介电特性方面的极化效应又有磁损耗效应。具有吸收率高、涂层薄和频带宽等优点,被广泛应用于各个领域。

2、金属微粉吸波材料,通常所指的金属微粉的粒度为0. 5~20μm。金属微粉吸波材料具有居里温度高、温度稳定性好、在磁性材料中有着磁化强度高、微波磁导率较大、介电常数较高等优点, 因此在吸波材料领域得到广泛应用。它主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等方式吸收电磁波。目前主要使用的金属微粉的尺寸通常是1~10μm。

3、多晶铁纤维吸波材料,它的吸波机理是涡流损耗和磁滞损耗, 此外它还是一种良导体, 具有较强的介电损耗吸收性能, 在外界交变电场的作用下, 纤维内的电子产生振动, 将电磁能部分转化为热能。多晶铁纤维具有独特的形状各向异性, 可以在很宽的频带内实现高吸收, 质量比传统的金属微粉材料减轻40%~60%, 克服了大多数磁性材料的严重缺陷。多晶铁纤维吸波材料具有重量轻、面密度小(可降至1.5~2kg/m2) 、频带宽(4~18GHz) 的优点, 并且可以通过调节纤维的长度、直径、排列方式、分散剂的含量等调节材料的电磁参数。

4、纳米吸波材料,是指材料尺寸为纳米级( 通常为1~100nm) 。纳米材料独特的结构使其具有隧道效应、量子效应、小尺寸效应和界面效应等特点。将纳米材料作为吸收剂制成涂料, 不仅能很好地吸收电磁波, 而且涂层薄, 吸收频带宽。

5、吸波结构复合材料,是把吸波材料与树脂泡沫胶纤维混合成刚性结构材料,最常用的是碳纤维和碳化硅纤维复合材料。

6、等离子体吸波材料,等离子体隐身材料吸收频带宽为(3MHz-300GHz),不需要改变飞行器的外观,价格便宜,维修方便,有极高的潜在应用价值,已成为未来隐身技术的发展趋势。

六、按形状

1、尖劈形,微波暗室采用的吸收体常做成尖劈形(金子塔形状),主要由聚氨酯泡沫型、无纺布难燃型、硅酸盐板金属膜组装型等。着频率的降低(波长增长),吸收体长度也大大增加,普通尖劈型吸收体有近似关系式L/λ≈1,所以在100MHz时,尖劈长度达3000mm,不但在工艺上难以实现,而且微波暗室有效可用空间也大为减少。

2、单层平板形,国外最早研制成的吸收体就是单层平板形,后来制成的吸收体都是直接贴在金属屏蔽层上,其厚度薄,重量轻,但工作频率范围较窄。

3、双层或多层平板形,这种吸收体可在很宽的工作频率范围内工作,且可制成任意形状。将铁氧体和金属短纤维均匀分散在合适的有机高分子树脂中制成复合材料,工作频带可拓宽40%~50%。其缺点是厚度大、工艺复杂、成本较高。

4、涂层形,在飞行器表面只能用涂层型吸收材料,为展宽频率带,一般都采用复合材料的涂层。如锂镉铁氧体涂层厚度为2.5mm~5mm时,在厘米波段,可衰减8.5dB;尖晶石铁氧体涂层厚度为2.5mm时,在9GHz可衰减24dB;铁氧体加氯丁橡胶涂层厚度为1.7mm~2.5mm时,在5GHz~10GHz衰减达30dB左右。

5、结构形,将吸波材料掺入工程塑料使其既具有吸收特性,又具有载荷能力,这是吸波材料发展的一个方向。如今,为进一步提高吸波材料的性能,国外还发展了几种形状组合的复杂型吸收体。
吸波材料是什么材质?吸波材料有什么作用?吸波材料原理、分类及应用介绍
吸波材料应用

1、可用在笔记本电脑、手机、通讯机柜等的电子设备腔体内部。

2、可以降低各种电子设备的辐射和噪音。

3、可减少低频间的耦合传导辐射干扰、减少低频回波干扰

4、可降低屏障框内的内部EMI(共振、串扰)。

5、应用到芯片与散热模块之间。

6、应用之EMI/RFI:EMI(Electro MagneTIc Interference):直译是电磁干扰。电磁干扰三要素:干扰源、干扰传播途径以及敏感设备。扰源是指产生电磁干扰的电子设备或系统,干扰传播途径包括线缆,空间等,敏感设备是指易受电磁干扰影响的电子设备或系统。发射频率干扰(RF Interference):射频是一种高频交流电,也就是通常所说的电磁波。射频干扰就是电磁波所带来的干扰。如果两个频率相差不多的电磁波会同时被接收机接收造成干扰。 在离发出台近的地方会有谐波干扰。干扰其他的接收设备。在相同频率的电磁波可干扰电台。
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