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宽频电磁吸波超材料的研究进展

2021-05-10师甜甜

西安邮电大学学报 2021年6期
关键词:碳纤维复合材料设计

周 倩,师甜甜

(1.西安邮电大学 理学院,陕西 西安 710121;2.西安科技大学 材料科学与工程学院,陕西 西安 710054)

随着5G和智能电磁设备技术的快速发展,以电磁波为信息载体的各类电子设备得到了广泛应用。电磁波在给人们生活和工作提供方便的同时,也带来了电磁污染,信息安全等问题。高性能吸波材料可以将电磁波能量转化为热能等其他形式能量消耗掉,是电磁防护的首选。开发高性能微波吸收器具有重要的科技和社会价值,已成为国内外研究的热点[1-3]。

通常吸波材料要满足“薄、轻、宽、强”的综合性能要求,其中宽频吸波是设计难点[4-6]。传统吸波材料是将损耗相均匀弥散于透波基体中,形成均质的复合材料,通过材料微结构设计调控电磁参数的频散效应,从而拓展吸波带宽,但也仅能够实现单频段(如X波段)的强吸收。开发更宽频的吸波材料需要结合其他设计方法。

在吸波材料微结构设计的基础上进行宏观的多层结构设计,是拓宽吸波材料有效吸收带宽的方法之一。多层吸波材料主要包括Salisbury屏型[7]、Jaumann型[8]和阻抗渐变型[9-10]等3种类型。Salisbury屏吸波材料仅能实现特定频率处的电磁波强吸收,属于窄频吸波材料。Jaumann吸波材料是Salisbury屏的多层拓展,能够实现宽频吸波但材料厚度较大,限制了其实际应用。阻抗渐变吸波材料将不同电磁参数的材料进行多层组合,通过优化阻抗匹配性能和引入多重电磁干涉作用,能够在较小厚度下实现宽频吸波性能[11],但其对吸波带宽的拓展作用有限,仍然难以实现更宽频,如2 GHz~18 GHz的电磁波强吸收。……

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