吸波材料十篇
时间：2023-03-14 19:06:49
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吸波材料篇1
Abstract: With the rapid development of stealth technique, absorbing materials becomes the key materials of stealth technique for modern weapon. This paper mainly introduced the concept of absorbing materials, absorbing mechanism and classification, the application prospect of absorbing materials is also elaborated.
关键词： 吸波材料；隐身技术
Key words: absorbing materials；stealth technique
中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）21-0048-03
1 吸波材料简介
随着隐身技术的快速发展，特别是现在战争及武器中隐身材料的深入广泛应用，制造并研究具有优异吸波功能的材料在隐身技术的发展及应用中起到了关键作用。所谓吸波材料是指能将入射的电磁波大部分吸收并转化成机械能、电能、热能或其他形式的能量而几乎不进行反射的材料。理想的吸波材料应具有吸收频带款、质量轻、厚度薄、机械性能好、使用简便等特点。隐身技术是随着军事的需要而产生的，国外在上个世纪50年代开始将吸波材料首先用在隐形飞上。上个世纪90年代的海湾战争中隐形飞机在战争中发挥的巨大威力，进一步促使各国对吸波材料的大规模研究、开发与应用。军事上的隐身技术主要通过两种方式实现，第一，是通过外形改造来实现隐身，也就是通过改变飞机等军事目标的外形来减小雷达搜索截获有效面积，从而实现隐身；第二是通过在物体表面涂覆吸波材料来实现隐身，主要是通过吸波材料对雷达波吸收而减少其反射，从而实现隐身[1-3]。
上个世纪60年代起，随着冷战的进行，前苏联和美国等军事强国相继开始了飞机隐身技术的研究。美国在60年代起首先将将吸波材料用于U-2侦察机，达到了非常好的效果。随后美国在70年代研究把特殊的吸波材料在F-14、F-18战斗机上规模使用，这极大促进了隐身技术在军用飞机上的应用。随后在80年代初美国研究出了性能更加优异的隐身飞机，其中的代表有B1-B、A-10等型号的隐身飞机。随后美国又开发出了F-117、B-2、F-22、A-12等具有代表意义隐形飞机[4]。这些隐身飞机不仅通过先进的外形设计来减小雷达搜索截获有效面积从而实现隐身，更重要的是它们使用先进的吸波材料，从而达到了完美的隐身。
随着中国“863”计划的实施及对国外隐身技术的跟踪研究，哈尔滨工业大学、国防科技大学、航空航天材料研究院等高校和科研院所陆续开始进行大量关于吸波材料和隐身技术的研究，特别是加强了结构型吸波材料的研究。以航空材料研究所为代表，研究碳纤维或碳化硅纤维增强塑料作为飞行器结构件，兼具吸波特性。
2 吸波材料的吸波原理
微波雷达是军事上探测检测目标的手段，微波雷达探测主要是利用电磁波在传播时遇到介质变化将在探测目标物界面产生感应电磁流，同时向四周辐射电磁能，通过这一原理分析截获的辐射电磁能判断和计算目标的距离、方位、大小和类型等。从上面的描述中，可以知道要想实现隐身而不被探测到，就只能避免对方接收天线截获到此辐射能。那么实现的方式就自然有两种，一种是通过材料的设计避免产生感应电流，即使用吸波材料；另外一种是通过外形设计避免天线接收到电磁能的辐射，即通过外形改造。
吸波材料是指能把投射到它表面的电磁波能量吸收并转化为机械能、电能、热能或其他形式的能量的一种材料。吸波材料一般由基体材料与吸收介质复合而成，吸波材料的基体材料可以叫做粘接剂，吸波材料的吸收介质可以叫做吸收剂。按照吸波机理的各不相同吸波材料，吸波材料可以分为两种类型：电损耗型和磁损耗型。电损耗型的吸波材料和磁损耗型的吸波材料都可以吸入和减弱电磁波，只是使用的办法不一样，前者的措施是使得介质的电子极化、离子极化或界面极化；后者主要采取的措施是磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制。以下是吸波材料介质中单位体积内吸收的电磁波能量τ的表达式[1]：
τ=■■ε■ε■E+μ■μ■H■（1）
其中：ε0为真空介电常数；μ■为真空磁导率；μ■为介质的复磁导率μ的虚部；ε■为介质的复介电常数ε的虚部；E为电磁波的电场矢量；H为电磁波的磁场矢量。从上面的公式可以看出，增大ε■和μ■，对于提高其吸波性能具有决定性作用[5]。
吸波材料篇2
【关键词】吸波材料、沥青路面；快速养护
沥青路面产生的主要病害包括下沉和坑槽，施工后养护质量不高是引发沥青路面问题的主要因素。微波热再生快速养护技术是能够提升养护效率，提升沥青路面养护质量以及沥青路面质量的重要激素。为了提升养护质量，需要加入吸波材料，通过将吸波材料加入沥青中，为沥青混凝土的加工提供技术支持。吸波材料加热是一种完全不同于传统加热的全新加热方式，对沥青路面加热具有即时性、整体均匀性、加热能量利用率高、加入沥青道路路面操作易控制等优点，通过加入微波材料，能够提升沥青路面的加热效率，用微波加热沥青，可保证沥青的使用质量和路用性能，从而提升道路路面施工质量，减少沥青路面的病害，提升沥青路面的使用质量，延长沥青路面的使用寿命。本文对吸波材料的激励进行分析，探讨吸波材料在沥青路面微波热再生的应用与施工控制要点。
1、吸波材料工作原理与设计思路
1.1 吸波材料工作原理
吸波材料主要可以分为吸收型和干涉型两种材料，吸收型吸波材料主要是材料本身内部对电磁波损耗的吸收，通过将入射的电磁波转化为热能，从而提升周围的加热性能；干涉型材料是利用电磁波的干扰，将入射的电磁波与反射的电磁波相互干涉抵消，从而达到衰减电磁波的作用。将吸波材料与沥青材料组合，能够利用吸波材料的性能，提升沥青材料的加热效率，从而实现快速加热，提升沥青路面的养护质量。
1.2 吸波材料在沥青养护中的优势分析
吸波材料能够通过高导磁、导电材料形成孔家结构，将微波转化为热能，从而实现沥青路面的快速加热，达到迅速养护的目的。通过吸波材料在沥青路面的作用，能够有效的修复沥青混凝土路面的小型病害，从而提升沥青混凝土的质量。相比于其他养护方式，吸波材料在沥青路面微波热再生养护中的优势主要体现在：（1）温度可控，加热能够对沥青路面进行修复，从而提升沥青路面质量，而且可以有效的控制温度，确保沥青路面修复的针对性；（2）加热均匀，微波热再生快速养护技术能够对路面进行有效分析，加热均匀，而且对沥青没有损伤，效果较好；（3）可及时提供热料，使用吸波材料能够实现快速加热，提升加热效率，从而提升养护效率，不需要其他的拌合等方式提升加热效率；（4）深度可控，能够通过吸波材料的质量与电磁的频率控制沥青路面的控制深度，满足不同路病对深度的要求，有效的增强养护质量；（5）节约原料，彻底的解决接缝和路面的问题，而且该方法能够减少废弃沥青混合料的堆放，对环境的危害较小，养护质量高。
2、吸波材料在沥青路面施工中的应用
2.1 材料的选择
将玻璃纤维和他纤维作为沥青中的稀薄材料，其中玻璃纤维布为E玻纤布，拉设强度为1750Mpa，杨氏模量为70Gpa，将玻璃纤维与碳纤维混合，介电常数为5.2，其中玻璃纤维能够提升材料的强度，也能起到匹配阻抗的作用。
2.2 复合材料的设计
将玻璃布、沥青纤维等材料构成；玻璃布玻璃布沥青纤维沥青纤维沥青基碳纤维玻璃纤维的符合结构，从而形成三维网络的结构，能够增强沥青材料的韧性与强度，同时能够起到吸热的作用，符合材料具有介电损耗和磁损耗的作用，提高沥青基吸波材料的电磁波损耗。为了提升微波热再生的效率，需要确保吸波材料的与沥青材料的有效配比与组合。
2.3 配合比设计
按现行规范GB 50092―96《沥青路面施工及验收规范》规定进行配合比设计，主要确定沥青最佳用量、吸波材料添加量以及矿质混合料的配合比等设计，通过设计，确保沥青材料的强度、吸波性能，满足道路的需求。格局道路等级、路面类型，所处的结构层位确定沥青混合料的类型，确保矿料的级配，测定矿料的密度、吸水率、筛分情况以及吸波性能。
2.4 性能测试
将配合确定的材料在规定温度和拌合，进行沥青混合料的拌合，通过拌合后形成试件，试件的尺寸为180cm×180cm，将试件在标准恒温水浴中保温2.5h后对试件进行复合材料的性能测试。根据GJB2038-94规定，采用RAM反射略远场RCS测试法测量材料的发射率，测定的工作频带为2-18Ghz，允许入射角度范围4.8°，采用网络矢量分析仪急性细胞材料反射率测试。采用单轴压缩试验测定混合料的抗压强度和抗压回弹模量，通过1mm/min的速率进行均匀加载，逐渐提升试验荷载，。采用疲劳试验的方法测定混合料的疲劳寿命，观察裂纹的情况，采用控制变量法进行质量检验，对沥青材料的针入度、软化点、延度进行试验，确保复合材料性能满足公路的施工需求。
2.5 施工工艺流程
通过将沥青混合料进行拌合后，将混合料进行铺设。主要将此材料用于裂缝、塌陷等病害的处理中，通过将吸波材料与沥青材料得到的混合料进行铺设，对路面病害进行修补，确保吸波材料的质量。通过封闭修补路面，去除坑内材料并且清洁坑槽，填充沥青混合料后急性整平、碾压，准备微波发射装置并且加热，提升快速养护效率，确保养护质量后进行开放交通，完成沥青混凝土路面的修复。将吸热材料与沥青混凝土相结合，需要加热10-15min，而且加热技术均匀，合理的控制表面温度，当表面温度为160℃时保持一定的加热时间，能够修补完一次坑槽，提升养护效率，减少对交通的影响。采用微波再生快速养护技术时，只需要将有缺陷的部分进行挖除并且填塞材料后，能够提升修补的质量。
3、讨论
对于沥青路面微波再生快速养护技术而言，吸波材料的吸波性能是影响技术的主要因素，主要的影响在以下的方面：（1）吸波复合材料吸波性能，因为沥青碳纤维是单螺旋缠绕，因此可以将符合材料看成两个部分，其中当电磁波与沥青纤维作用时，可以通过环切面和纵切面两个方向进行热量传导，所以需要适当增加微波频率；（2）界面的影响，不同的截面对于吸波材料具有影响，多步法是采用分步成型的方法获得符合材料，每个层面会有一个清晰的截面，而一步法的复合材料界面不明显，亚久表明多步法的界面能够增加吸收，提升微波效率；（3）吸波材料对复合材料吸波性能的影响，吸波材料的数量与密度是影响吸波性能的重要因素，平行极化与垂直极化的过程中，吸波材料数量越多，则其中的吸波性能越好，而且在达到一定限度之后，会出现一个峰值，因此选择合适的吸波材料的含量是确保吸波性能的最主要参数。
4、结语
沥青路面微波热再生养护技术能够对沥青路面的缺陷进行及时修补，而且能够提升加热效率，30min就可以完成养护管理，确保修复质量，降低封路时间。吸波材料是微波再生快速养护的重点，吸波材料结构与性能有着密切的联系，为了确保再生养护的质量，需要合理的选用吸波材料的种类、数量、配合比等参数，确保吸波性能，保证修复质量。相比于传统的养护方法，吸波材料的微波热再生技术具有很好的经济效益、环境效益、社会效益，具有推广的价值。
参考文献
[1]苏海林，胡国光，姚学标，（NiZnCo）_2.W型复合钡铁氧体吸波特性研究[J].安徽大学学报（自然科学版），2003（01）.20
吸波材料篇3
关键词：隐身涂料 纳米材料 纳米隐身涂料
随着科学技术的发展，隐身技术的应用日益广泛。隐身技术是为了减少飞行器的雷达、红外线、光电、目视等观测特征而在设计中采用的专门技术，采用隐身技术是为了飞行器在突防时不易被敌方探测器发现，从而增强攻击的突然性，提高飞机的生存力和作战效能。目前，最具挑战性的隐身技术是隐身涂料的开发与应用。隐身涂料作为一种最方便、最经济、极强适应性的隐身技术已经在航空航天、军事装备上得到广泛应用。近年来，美、英、俄、法等军事强国纷纷投入巨资加大隐身涂料的开发力度。显而易见，隐身涂料的发展不仅标志着一个国家科学领域的进步，而且关系到国防力量的巩固，现阶段存在巨大的生存和发展空间。
一、红外隐身涂料
红外隐身涂料是指用于减弱武器系统红外特征的信号已达到隐身技术要求的特殊功能涂料，其主要针对红外热像仪的侦查，旨在降低飞机在红外波段的亮度，掩饰或变形装备在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率。实现红外隐身最有效的途径是控制目标的表面温度，尽量减小目标与背景的偏差。用于热红外隐身的材料应具有符合要求的热红外发射率或较强的控温能力；具有合理的表面结构；具有较低的太阳能吸收率；能与其它频段的隐身涂料兼容。红外隐身涂料的主体树脂是单组分橡胶树脂，其与过氯乙烯涂料、环氧铁红底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。
红外隐身涂料工艺简单，施工方便，坚固耐用，成本低廉，是目前隐身涂料中最重要的品种。
二、雷达隐身涂料
由于雷达侦察是目前世界上用得最多、最有效的侦察手段之一，因此雷达隐身技术自然也就成为一种最重要的隐身技术，国内外有关部门都进行了大量的研究。在雷达隐身与反隐身对抗中，为了防止漏掉最危险的“目标”，必须对每个识别的可信度和威胁级进行综合考虑，因为这涉及到干扰对象的确定和干扰资源的分配，所以只能给出每个识别的可信度和威胁级，才能不贻误战机。而雷达隐身涂料就要最大限度消除被雷达勘测到的可能性，雷达隐身技术的研究主要集中在结构设计和吸波材料两个方面。目前，应用机吸波涂料比较多，如铁氧体吸波涂料价格低廉，吸收能力强，应用广泛；羰基铁吸波涂料为磁损耗型吸波材料，吸收能力强，应用方便，但面密度大；陶瓷吸波涂料，密度较低，吸波性能好；放射性同位素吸波涂料，涂层薄且轻，具有吸收频带宽、耐用性好、能承受高速空气动力等优点，是飞机用理想的吸波涂料；导电高分子吸波涂料涂层薄且易维护，吸收频带宽，是一个较新的研究领域。近年来，纳米吸波涂料成为隐身涂料新的亮点，它是一种极具发展前景的涂料。其一般由无机纳米材料与有机高分子材料复合，通过精细控制无机纳米粒子均匀分散在高聚物基体中，以制备性能更加优异的新型涂料。其机械性能好，面密度低，是高效的宽频带吸波涂料，可以覆盖电磁波、微波和红外，并能增强腐蚀防护能力，耐候性好，涂装性能优异。基于以上优点，各国竞相在此领域投入人力、物力开发研制。
手征吸波涂料是近几年来隐身涂料领域研究的热点。自1987年美国宾州大学研究人员首次提出“手征性具有用于宽频吸波材料的可能性”以来，手征吸波涂料得到进一步发展。它与一般吸波涂料相比，具有吸波频率高、吸收频带宽的优点，并可以通过调节旋波参量来改善吸波特性，在提高吸波性能、扩展吸波带方面具有很大潜能。
三、可见光隐身涂料
可见光隐身涂料又称视频隐身技术，弥补了雷达隐身和红外隐身的不足，它针对人的目视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术，其目的是降低飞机本身的目标特征，较少目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以降低可见光探测系统发现目标的概率。它要求目标的反射率尽可能与周围环境的反射率一致，因此，可见光隐身涂料通常采用迷彩的方法使飞机隐身，如保护迷彩、仿造迷彩、变形迷彩。保护迷彩适合于单色背景上的固定目标和小型目标；仿造迷彩用于多色背景上的相对固定的目标；变形迷彩用于多色背景上的活动目标。另一种可见光隐身是伪装遮障，遮障可模拟背景的电磁波辐射特性，使目标得以遮蔽并与背景相融合，是固定目标和运动目标停留时最主要手段，而迷彩涂料是这种技术应用的重要组成。总而言之，可见光隐身涂料应用广泛，使用方便、经济，是飞机隐身涂料发展中比较成熟的技术。
四、多频隐身涂料
许多隐身涂料往往只对一种电磁波起作用，而对其它波段毫无反应。随着先进探测设备的相继问世，这种单波段隐身涂料存在很大的局限性，兼容性好的多波段电磁波隐身涂料将具有广阔的发展空间，如雷达/可见光/红外多功能隐身涂料将得到广泛的研究和应用。
五、隐身涂料的发展方向
多波段、多功能兼容隐身涂料的研制具有广阔的应用前景，必须采用新型的吸波材料并改进传统的吸波材料，如铁氧体、羰基铁等。国内外进行了卓有成效的新材料的探索，目前有望成为研究热点的吸波材料主要是纳米吸波材料。多波段、多功能兼容隐身涂料能同时吸收和衰减电磁波和声波，减少反射和散射，从而达到电磁隐身和声隐身的作用。自20世纪90年代初以来，纳米材料和纳米技术的兴起和发展，给隐身涂料带来了突破性进展，已成为当前隐身技术领域研究的热点之一。
雷达和红外隐身技术是隐身领域中研究的重点。传统的隐身涂料往往以特定的波段为对象，有些兼顾型隐身涂料则往往牺牲主要隐身方向的优越性能，或降低装备的战斗能力。而纳米材料与有机涂料结合后，有如下特点：机械性能如粘结性、耐磨性等大大提高，可以减少其他助剂及填料的使用；高效的宽频带吸波性能可以覆盖电磁波、微波、红外等波段；能够增强基体的防腐蚀能力；耐候性好；涂装性能优良，施工性大为改善。
六、纳米隐身涂料的发展趋势
从国内外隐身技术发展的现状看，“薄、宽、轻、强”是隐身技术的发展方向。因此，研制和发展宽频带兼容性好、成本低廉、多功能的纳米隐身涂料是必然趋势。首先，军事侦察的斗争越来越需要性能更好的隐身材料；其次，纳米科技的发展为纳米隐身涂料提供了技术基础与物质储备，这两种因素将促使纳米隐身涂料向更高的水平发展。随着各国对隐身技术的日益重视，对纳米隐身涂料的研究将更加深入，各种军事装备大量应用纳米隐身涂料必然成为可能。随着科学研究的不断深入，新的隐身涂料将不断问世。由于高度的军事敏感性和技术保密性，使得隐身涂料的发展与应用处于迷雾中，同时，各种反隐身技术和手段正在积极发展之中。隐身和反隐身技术的竞争必将成为新世纪军事斗争的亮点。■
参考文献
【1】 赵金榜.国内外隐身涂料及其发展.上海涂料.2005，（1）
吸波材料篇4
[关键词]电磁超材料吸收器；结构；原理；研究进展
中图分类号：TN21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0350-01
引言
电磁超材料（Metamaterial）是一种有着天然材料所不拥有的超常电磁性质的人工复合结构或者复合材料，且此类性质大多来源于人工的特殊结构[1]。以电磁超材料为基础的电磁超材料吸收器是近些年的研究热点，文章将对电磁超材料吸收器的研究进展展开探讨。
1.电磁超材料吸收器
电磁超材料指的是一种有着天然材料所不拥有的超常电磁性质的人工复合结构或者复合材料，近些年关于电磁超材料的研究得到专家学者的广泛热点关注。该种材料一个备受关注的应用领域是电磁波“完美吸收器”，完美吸收器相关理论是通过Landy等在2008年首次提出，这种以电磁超材料为基础的电磁谐振吸收器，是经由科学制定器件的物理尺寸、材料参数，可以同入射电磁波电磁分量形成耦合，进一步对入射至吸收器的特定频带内的电磁波达成全面的吸收。现阶段，电磁超材料吸收器潜在应用领域分别有电磁隐身、测辐射热仪及热发射等。
2.电磁超材料吸收器的结构与原理
2.1电磁超材料吸收器结构
由Landy等在2008年所提出的电磁超材料吸收器属于一类三层式结构吸收器，凭借其近乎完全的电磁波窄带吸收率，又被称作完美吸收器。将一个典型单元作为示例，此类吸收材料有着三层结构，分别为金属条底层、隔离层二层以及超材料三层，如图1所示。首次研发的该种吸收材料在生成期间要经历数次光刻、对准，生成较为繁杂，就特定频率电磁波而言，其最大吸收可到70个百分点。紧接着，由TAO等研发出一类改良的电磁超材料吸收器，相较于首次提出的材料吸收器，其底层结构由连续金属薄膜替代了金属条。此种吸收器在生成期间仅需通过一个光刻环节，使得光刻、对准得到极大简化。
2.2电磁超材料吸收器的原理
于Landy等首次提出电磁超材料吸收器结构后，相关研究人员研发出电磁超材料吸收器的传输线模型，同时具体阐述了其对应工作原理。如图2所示，这一模型中存在三方面设定，设定一：横向电磁波经空间固有阻抗为Zi、经衬底固有阻抗为Zo；设定二：受顶层电开口谐振环层与底层线条相互介电层的等效电感、电容一定要计算在内影响，使得应当对此两层展开一一模拟；设定三：入射电磁波电磁方向与电开口谐振环开口相互平行。在此模型中，R1＼R2、L1＼L2、C1＼C2对顶层电开口谐振环层结构LC共振、偶极子共振进行了模拟，R3、L3、C3对底层cut-wire结构共振特性进行了模拟。此模型有效呈现了电磁波经异向介质吸收器的反射、透射特性。
3.相关实验研究进展
3.1可调谐型吸收器
（1）借助VO2薄膜实现可调谐吸收。于三层式结构吸收器超材料三层和隔离层二层相互间，置入一层VO2薄膜层，其具备绝缘-金属相变特性，可借助热产生VO2薄膜相变反应来实现对电池超材料吸收器吸收率的调节。如图3所示，于金属、电介质中置入一层VO2薄膜层，经调节外部温度，进一步能够控制VO2薄膜层相变特性，将温度调节至68℃时，VO2薄膜层将由金属特性代替绝缘体特性，进一步使得对应电导率出现很大程度转变，调节电磁超材料吸收性能。
（2）借助二极管实现可调谐吸收。相关研究指出，借助二极管可促进于微波波段的超材料可调谐吸收，如图4所示，于一个结构单元中存在两个开口环结构，它们由一个二极管直接连接，此可调谐型吸收器同样为三层式结构，由两个共振模式构成，分别为偶极共振、ELC共振；置于二极管处的电压不仅可为正向电压，也可为方向电压，两种状态使得电磁超材料耦合特性发生转变，进一步使得电磁超材料吸收性能发生转变。
3.2双频及多频吸收器
现阶段，关于多频吸收器的研究多以双频吸收器、三频吸收器以及四频吸收器等为主。以三频吸收器为例，其属于基于双频吸收器的有效延伸，相关某类三频THz吸收器的研究指出，其由单频吸收、双频吸收组成，三频吸收器结构如图5所示。研究表明，于0.29THz、0.46THz、0.92THz有着显著的吸收，在图5的结构中，各个开口环之间的相互耦合于共振期间发挥着十分关键的作用。
3.3宽频吸收器
与此同时，宽频吸收器同样是长时间以来的研究关注点。有一种具备全方面、极化不敏感特性的太赫兹波宽频吸收器结构，如图6所示。上部结构属于吸收器阵列单元中的一个，于2.4μm厚度聚合物双层镀上0.2μm厚度的金膜，并于一层刻上十字形状的图样；下部结构属于类似多层结构，受吸收频率受金属线线宽很大程度影响，因此要想达成对各种频率波进行有效吸收的目的，就应当对各层结构中的线宽展开合理的设计，并且经对各层结构中介质层厚度展开有效的调整，还能够促进各种频率与自由空间波阻抗的相吻合。
4.结束语
总而言之，电磁超材料吸器件的发展俨然收获了一定的研究成效，然而依旧面临吸收率不足、吸收频带不够宽等相关问题，对其应用于具体器件中构成制约。未来的超材料吸收器势必朝着宽频吸收、可谐调型吸收以及与功能材料相结合的方向发展，其也势必在多个不同领域得到广泛应用。
参考文献
[1] Shen X P，T J Cui，J M Zhao， H F Ma，W X Jiang，and H Li. Polarization-independent wide-angle triple-band metamaterial absorber[J]. Optics Express.2011，19，9401-9407.
作者简介
吸波材料篇5
【关键词】高冲击；电子线路灌封材料；缓冲机理
现在国际竞争日趋激烈，国际武器装备朝着更加先进的方向发展，为了提高武器的先进性，现在大多数武器都追求较高的速度与大功率。在武器有较高的速度与功率的同时，也带来了一些问题，例如速度较高时具有较高的冲击性与振动性，武器在使用的过程中存在冲击与振动，将会使得电子器件受损严重，电子器件的受损严重就会进一步影响到武器的精度和使用效率，为了减少在高速度与大功率的条件下对武器的精度和使用效率所造成的影响，就必须选用缓冲吸能效果比较好的电子灌封材料，从而减少这种不利的影响。
1电子线路灌封材料的缓冲机理
电子线路灌封材料在进行缓冲的过程中，就是能量吸收的过程，利用能量稀松来减弱或隔离武器发射或撞击目标时，电子线路所受到的，冲击，就比如灌封材料具有较强的粘弹性，例如硅橡胶，在硅橡胶受到外界应力的冲击下，会发生分子链的变形，而分子链之间也会产生一定的位移，在外界的冲击力消失之后，受到变形的分子，还要恢复原形。根据能量守恒原理，此时就必须交所受的外力释放出来，但是材料的变形不能完全地还原为起初的样子，这时候就能够一定的冲击能量，此时的变形与所能能够吸收的外界力成正比例关系。如下图所示可以进一步进行分析得出：图1为典型的低密度多孔缓冲材料的应力应变曲线，它包括3个阶段:弹性变形AB；屈服平台BC；材料压实区CD。表明材料在进入C-D区之前经过了B-C区，即材料在压实之前经过了一个屈服平台,说明材料具有吸能缓冲作用。而且鉴于这个平台的比值较低，所以材料在被压实之前不可能传递高于平台的力。灌封材料在另一方面还能有效的将物体所受撞击力时的应力波进行衰减，在物体受到外力冲击的情况下，材料的弹性变形会将一部分作用力进行有效的隔离与衰减。此外电子线路灌封材料的粘弹性，也会使应力波在传播的过程中逐渐的衰减，直至消失。有实验曾经表明，常用灌封材料的波阻抗低，仅有钢材的0.001-0.0001倍，在冲击波，从弹性载体投射到灌封材料中时，应力幅值减少，约0.001-0.0001倍。图2为某种密度聚氨酯泡沫塑料在SHPB实验中经历了应变率为102~103/s的冲击时，输入杆输出与杆上典型的应力波形，从图中可以看出，透射波形的长度远远超过入射脉冲的长度，透射波的强度福祉叫入射波的小许多，因此泡沫材料在受到外界的冲击下，由于泡沫材料的缓冲效果使得应力波在穿过其后产生了较大的衰减。
2电子线路灌封材料的选择
在对电子线路灌封材料进行选择的时候，要根据电子产品所处的环境以及电子产品将来所使用到的性能进行选择，一定要将各种电子不同材料的性能，发挥到极点，从而满足产品所设计的要求。在进行灌封材料选取时，一定要选择灌封材料必须是缓冲吸能效果好、应力波传播衰减速度快、幅值大的材料，对于灌封材料选取，可以从下面几个方面进行选择。
2.1电子灌封材料的选择
首先要对不同种类的材料缓冲吸效果有正确的判断，要对材料进行各种实验分析，在进行实验完成后要选择材料的吸能率较高的，因为材料的吸能率高，表示材料所缓冲吸能的效果好。有时要根据实验所得出的结果作出能量吸收图，来帮助设计者进行直观的观察，从而做出正确的选择。能量吸收图，能够直观地表示出电子线路缓冲材料，在不同密度与应变率的条件下它的性能状态。可以用吸能曲线和能量吸收图，表示低密度多孔材料的吸收特性，这两种特性由实验测得。首先测出材料应力应变曲线，曲线上屈服平台趋势下所围成的面积即为材料受力过程中所吸收的能量，用E表示材料的吸能率，I表示理想吸能率，其数学表达式为：从此公式中，我们能够明显的看出E、I值越大材料的吸能特性越好。所谓的吸能曲线，是指吸能效率图和吸能理想图，当需要综合了缓冲材料在不同密度，应变率条件下的最佳吸能状态点时，应借助于能量吸收图。能量吸收图，表示了某一密度范围内单位体积泡沫塑料吸收的能量与峰值应力的关系，如果选择了临界损伤应力，能量吸收图给出不超过应力峰值而吸收最大能量的泡沫材料的密度。图3是给出的聚氨酯泡沫塑料的能量吸收图，Ey为基体材料的杨氏模量。
2.2应力波在粘弹性材料中传播系数和衰减指数的确定
泡沫材料在应力波加载条件下的缓冲效果，由传播系数和衰减指数表示。以一个端部受到的轴向撞击的一维线性粘弹性杆为例，粘弹性杆在轴向应力的作用下，其中，，为某一横截面处沿X轴正向和负向传播的波，引起的轴向应变的傅里叶变化，可由实验测得，在该点贴应变片，测出由于撞击产生的互不重叠的入射波和自由端的反射波，进行傅氏变换得出。γ(ω)是一个重要参数，反映了材料本身引起的应力波的衰减和弥散，我们将其称为传播系数，在传播系数进行确定时，使用两种方法。
2.3填料加入量的控制
图4是一种典型的环氧树脂固化物的内应力随玻璃化转变温度Tg的变化示意图。通常要求有较高的Tg以确保灌封体有良好的可靠性,特别是当灌封电路体在高温条件下工作或可能发生热循环的情况。试验表明,每种混合料都有一个适当的填料浓度,在此浓度下混合料的热膨胀系数和弹性模量都具有最佳值,既达到低应力状态,又具有较高的Tg。通过控制填料的加入量,可以改变灌封电路体的热膨胀系数,达到调节应力的目的。
3电子线路灌封材料的缓冲措施
在武器弹丸发生作用的时候，如果引线电路没有正确的缓冲措施，这个时候一旦弹丸开始发生作用就会发生剧烈的振动，设备中的元器件在受到这个剧烈的振动后，因为受力的情况，这就会导致设备中的元器件受到很大程度的损坏，众所周知元器件在武器中的作用是不可忽视的，它关乎着整个武器能否正确的发挥作用的全部过程，一旦设备中的元器件受到一定程度的损坏，甚至是微弱的损坏这将会进一步影响到程序输出过程中的错误，所以为了防止元器件受到损失导致程序输出错误的发生。所以为了保护设备中的元器件不受到外界力的冲击时所损坏某些器件，影响设备的准确率，这就必须通过以下途径来进行电子线路缓冲。（1）电子元器件一定要选用具有抗高过载能力的，抗高过载能力的电子元器件在受到外界冲击时，能够有较强的自我抵抗能力，防止电子元器件因为受到外部的，撞击，导致自身的某些线路断开，甚至是焊点脱落，抗高过载能力能够保护电子元器件，保证电子元器件在高冲击下具有一定的使用寿命。（2）电子元器件在电路板上要有一定合理的布局，使得他们在电路板上的质量分布均匀。元器件的质量中心，尽量为电路板的中心位置，防止在运动过程中，会因为离心力而受到损害。电子元器件一旦受到离心力的作用，将会受到巨大的损害，电子元器件的质量中心如果偏离电路板的中心位置，这在离心力的作用下会严重的导致其某些器件，在旋转运行过程中受到质量偏移问题，导致因为离心力的作用将某些元器件而甩落。（3）有一些质量较大的电子元器件，他们在电路板上印刷时，要采用固定的结构，必须要将引线进行捆扎，并根据一定的距离进行捆绑固定，这是因为这些较重的元器件与离心力作用发生时会导致其脱落，由前面可知，离心力将会导致电子元器件的线路断裂或者是元器件的断脚、脱焊等都有可能发生，所以为了防止电子元器件在离心力的作用下发生这种问题，一定要将电路板在进行印刷时将其固定，用导线或者线束及电缆进行捆扎，这样就能够有效地保障电子元器件受到离心力作用，发生断线或者是脱焊的问题存在。（4）电子线路灌封材料还必须具有一定的工艺性，工艺性较好的灌封材料才能够根据罐封装形式，走线等来保证灌封的质量，避免产生固化应力。电子线路灌封材料中电子模块元器件，在封装时它的形式各不相同，而且电子模块元器件的大小也不同，因此它的封装形式是不同的。而且有一部分是相互重叠的，这部分重叠的地方，他们的线路走向是十分密集的，为了保证电子线路灌封的质量，这就要求灌封材料在，常温下具有较好的流动性，较强的固化收缩率，借此来避免产生固化应力，减小进电子模块元器件的损伤。（5）引信承受的过载超过50000g重力加速度时，比如在弹丸侵彻混凝土或钢板时，电路图需要用两级缓冲，其中第一级采用灌封材料，将电路模块固化与铝制壳体内，该壳体固定在由V型或W型钢性缓冲弹簧组成的二级缓冲体上，当过载超过某一极限时，刚性弹簧产生较大的塑性变形，达到减小过载峰值的作用。
4结论
高冲击下电子线路灌封材料是比较关键的制作材料。本文通过以上对电子线路灌封材料的缓冲机理进行了分析研究，得出了电子线路灌封材料，是由于灌封材料具有一定的能量吸收能力，其次还具有能力衰减与弥散的能力。后面又根据灌封材料的性能进行了灌封材料的选取，根据电器元件的不同，使用性能与工作环境进行材料的选择。文章的最后又对电子元器件的缓冲措施进行了一定的论述，为了保护电子线路在高冲击下受到破坏，需要选用具有较高的抗过载能力，，还要求电子元件有合理的质量分布，还要讲究电子元器件灌封材料的工艺性，对于质量较大的电子元件进行元件的捆绑等措施。因此电子元件进行得出了要想将武器的速度与功率进行提高，就必要要将武器中的电子元器件采取一定的保护措施，与选择措施。从而保证电子元器件在使用的过程中不会存在问题导致失败。
参考文献
[1]卢子兴,田常津,韩铭宝,等.聚氨酯泡沫塑料在应力波加载下的压缩力学性能研究[J].爆炸与冲击,1995,15(04):382-388.
[2]吴晓莉,张河.高冲击下电子线路灌封材料的缓冲机理及措施研究[J].包装工程,2004,25(01):44-46.
[3]卢子兴,赵明洁.泡沫塑料力学性能研究进展[J].力学与实践,1998,20(02):1-9.
[4]哈恩华,寇开昌,陈立新.环氧灌封材料的研究进展[J].化工进展,2003,22(10):1057-1060.
[5]高华,赵海霞.灌封技术在电子产品中的应用[J].电子工艺技术,2003,24(06):257-259.
[6]张丽珍,唐建生.环氧树脂复合材料制品内应力的形成和降低[J].广东科技,2004(05):45-47.
[7]赵怀东,刘文静.有机硅凝胶在灌封技术中应用[J].航天制造技术,2002.
吸波材料篇6
【关键词】复合材料微波工程金红石陶瓷一玻璃
伴随着科学技术的蓬勃发展，地球上原有的材料已经不能满足人类的需求，正是在这种情况下，复合材料应运而生。复合材料通过将两种以及两种以上的物质进行融合而产生出一种新型的可以被人类运用的材料。伴随着复合材料性能的不断改善以及功能的不断变化，一部分复合材料已经可以被运用到微波工程领域之中，并对微波工程起到巨大的作用。
一、微波及微波的特性
微波是电磁波的一种。微波的波长在1毫米到1米之间，微波的频率为300MHz―300GHz。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。相较于其它波段的电磁波，微波具有以下几个显著的特征：（一）微波的穿透性。区别于其它辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等，微波的波长更长，具有更强的穿透性。微波透入物体时，能与物体分子相互作用使分子产生震动，当微波频率为2450兆赫兹时，可使物体的分子每秒产生24亿次以上的震动。动能转化为热能，从而使物体的温度达到整体上的同时升温，避免了物体在进行热传导时的热量损耗。同时，由于物体在加热过程中不会出现热传导现象，从而大大缩短了物体的加热时间。（二）微波对不同的物体体现出不同的加热效果。由于微波穿越不同物质时，微波对于不同物质的震动会产生不同的影响，这就使得了微波在加热过程中具备了加热选择性的特征。当微波穿越玻璃、塑料和瓷器等物体时，微波几乎是穿越而不被吸收；当微波穿越水和食物等物体时，这些物体会受到微波的影响而自身产生热量；当微波穿越金属类物体时，微波则会被完整的反射回来。家中常用的微波炉加热物体正是利用了这种原理。微波炉的外壳采用金属类物体，避免了微波炉加热时，微波穿透微波炉外壁对周围的物体产生影响；加热的物体大多含有丰富的水分子，保证了物体整体的热量；盛放物体的容器大都为塑料和瓷器类物体，当微波穿越这些物体是，几乎不会被吸收。可见，微波对不同的物体体现出不同的加热效果。（三）微波的信息性。相比较于低频无线电波，由于微波具有非常高的频率，这就使得在狭小的相对带宽下，微波可用的频带非常广，可以达到数百甚至上千兆赫兹。这就意味着在同样的条件下，微波可以携带的信息容量要远远大于低频无线电波。因此，目前国际上所使用的现代多路通信系统，包括卫星通信系统，几乎无例外都是工作在微波波段。同时，微波信号还可以提供相位信息、极化信息以及多普勒频率信息，这些信息可以帮助人类更好的对目标进行检测和对遥感目标的特征进行分析。
二、复合材料的定义
复合材料（Composite materials），是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
三、复合材料在微波工程中的应用
（一）金红石陶瓷一玻璃复合介质
金红石陶瓷结构作为应用的最广泛的微波介质正被广泛的应用于各种微波工程之中。金红石陶瓷结构本身所具有的相对介电常数大、微波插人损耗小以及温度稳定性好等特性也是微波工程选用此类结构的主要因素。但是单组分金红石陶瓷结构本身较为疏松，其机械强度较差，基本上不能对其进行机械加工，因此以前该结构的运用受到了很大的限制。
随着复合材料技术的不断进步，一种新型的可以提高金红石陶瓷结构致密度，同时可以改善其机械强度，使其能进行机械加工的复合材料被研发出来。其基本指导思想如下：由于微波具有穿透性的特点，当微波遇到玻璃、塑料和瓷器的物体时，微波几乎是穿越而不被吸收，如果能将金红石陶瓷与玻璃进行复合，则可以在不降低金红石陶瓷结构本身正常工作的情况下，提高金红石陶瓷结构致密度并改善其机械强度，其达到能进行机械加工的目的。
首先，将CaO， B2O3和SiO2按一定比例进行配料、球磨后，在1320℃的高温下烧结后制成玻璃粉；然后把制成的玻璃粉与由ZnO和SiO2在1320℃的高温下生成的硅酸锌粉按一定比例混合并进行球磨、过筛，生成玻璃相；最后将玻璃相与TiO2、ZnO、CaF2、BaCO3以及ZrO2等按配方配制，经过严格的工艺流程、球磨、成型以及在940℃的温度下烧结，生成金红石陶瓷一玻璃复合介质。这种复合介质既保留了金红石陶瓷的特征，又有好的机械强度和硬度。这种材料的相对介电常数约为100，当部分填充工作在米波波段的高功率微波终端时，能使高功率微波终端沿传输方向300mm的几何长度就能获得约2.5m的电长度，有效地缩小了体积，满足了微波工程的实际应用需要。
（二）铁氧体-陶瓷复合材料。雷达作为现代最重要的通信工具诞生于20世纪40年代。其工作原理是：雷达发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的信息。
为确保雷达在某一时点向某一方向发射电磁波时，不会同时向其它方向发射电磁波，这就需要在发射电磁波方向的反方向具有很强的吸收微波作用的物质。在雷达运用的早期，通常选用锰锌软磁铁氧体和镍锌软磁铁氧体作为吸波材料。两种材料在雷达工作时具有高磁导率、高电阻率、低损耗等特点，且成本低廉。
然而，由于锰锌和镍锌都属于金属类产品，对微波具有反射作用，而影响到微波吸收率，从而干扰到雷达电波的准确程度。
随着复合材料的发展，人们逐渐意识到：如果能够使用几乎对微波不会产生任何影响的陶瓷取代传统的铁氧体材料，这种局面也许能打破，一种新型的铁氧体-陶瓷复合材料应运而生。这种复合材料的微波阻抗在很宽的频带范围内几乎不发生变化，使用这种新型材料设计制造的天线和微波类传输线等器材在实际应用中都产生了非常好的使用效果。
（三）选择性透波复合材料
随着我国经济的发展，我国的综合国力得到了显著的增强。我国的航空航天事业及军工事业也得到了非常快速的发展。在此基础上，我国对于透波材料的需求，尤其是选择性透波复合材料的需求也不断上升。透波材料在航空航天领域中具有重要的地位，是航空航天器材所不可缺少的重要外部材料。当航空飞行器在遇到恶劣飞行气候或是在通信环境非常恶劣的条件时，透波材料可以保证航空飞行器的通讯、遥测等系统的正常运转。同时在运载火箭、宇宙飞船等领域也有重要的作用。伴随着技术的进步，新型的选择性透波复合材料正成为业界所关注的重点。选择性透波复合材料是对频率选择表面技术同复合材料相结合，从而产生的一种新型的材料工艺。选择性透波复合材料对行器的隐形技术有着重大的贡献，它可以在保证飞行器自身通讯正常工作的情况下，屏蔽其他外来电磁波对飞行器的侦查和干扰等。结论：随着复合材料技术的不断进步，各种穿透性好、透波性能好的复合材料相继问世。由于纳米材料的研制成功及其应用技术的发展，新型功能剂不断出现，，透波、吸波性能越来越高。这些都极大地提高了复合材料在微波工程中的使用范围，增强了微波工程的使用效果。相信在不就的将来，复合材料在微波工程中的应用将越来越广泛，复合材料所起到的效果也将越来越重要。
参考文献
[1]张昌天，李晶晶，江大志，肖加余.二维点阵复合材料圆筒结构软模辅助缠绕成型及轴向压缩性能研究.复合材料：创新与可持续发展（下册）. 2010
[2]刘时风，王勇，陶雪荣，陈显锋. AU2000声-超声复合材料检测系统研制.复合材料的现状与发展―――第十一届全国复合材料学术会议论文集. 2000
[3]孟凡颢，陈绍杰，童小燕.缝合/RTM复合材料及其计算分析的工程方法.复合材料的现状与发展―――第十一届全国复合材料学术会议论文集. 2000
吸波材料篇7
科学家们用射线―光极值这一理论最大捕光值来标识一种材料最多能捕获多少光线，但是，只有当材料具有一定的厚度时，才能达到这一峰值。目前，科学家们已经制造出了吸光层的厚度仅为0.1 nm的薄膜太阳能电池，但这样纤细的薄膜会漏掉很多光。
现在，加州理工学院应用物理和材料科学教授哈里・阿特沃特和同事在最新一期《纳米快报》杂志上指出，他们找到了一种巧妙的方法，使薄层能帮助太阳能电池超越射线―光极值。他们发现，当薄层的厚度小于可见光的波长（400～700 nm）时，薄层会同这些可见光的波特性相互作用而不是将可见光看成一条直直的射线。阿特沃特说：“当我们制造出的薄层厚度等于或小于可见光的波长时，一切规则都改变了。”这样，一种材料的吸光能力不再取决于厚度，而取决于光线和吸收材料之间的波作用。
通过计算和计算机模拟，阿特沃特团队证明，让一种材料对光更有“胃口”的技巧在于，制造出更多“光态”让光来占领，这些“光态”就像狭缝一样，能吸收特定波长的光。一种材料的“光态”数量部分取决于该材料的折射率，折射率越高，其能支持的“光态”就越多。
其实，早在2010年，斯坦福大学的教授范汕洄（音译）和同事就将“光态”数确定为一种材料能吸入多少光线的主要因素。他们用一种折射率较高的材料将一种折射率低的材料包围，结果发现，高折射率材料的出现能有效提高低折射率材料的折射率，增强其捕光能力。
阿特沃特团队对上述结论进行了延伸，最新研究表明，薄膜吸光器内挤满 “光态”会大大增强其捕光能力。而且，可通过几种方式（比如，用金属或晶体结构包住吸光层或将吸光器嵌入一个更复杂的三维阵列中）来提高吸收器的有效折射率。范汕洄表示：“最新研究表明，我们可以采用多种不同的方法有效地突破射线―光极值。”
吸波材料篇8
1、吸声系数?建筑声学设计中用吸声材和吸声结构来消除回声，颤动回声，声聚焦和减少混响时间等房间的声学缺陷。吸声材料吸声结构通常用吸声系数?来表示。eo-er?=0eo式中：eo-入射到吸声材料的声能：er-被材料反射出来的声能。?=1意味着声能全被吸收；?=0意味着声能全被反射。
2、临界距离dc前面已提到直达声的传播衰减与传输距离的平方比成反比，离声源的距离越远，声压级越低，混响声的传播衰减不遵守平方反比定律，在理想状态下，理论上它在整个房间的声压级是相等的。临界距离dc是指在声源轴线方向上，直达声与混响声声能相等的距离，即d/r=（0db）,临界距离在计算声音清晰度时很有用,一般来说,在d/r>-6db区域内(即2倍临界距离),声音的清晰度是最好的。q-扬声器的指向性因数r-房间常数(即房间的吸声量)?-房间的平均吸声系数s-房间的总吸声面积
3、混响时间r60房间的混响r60与房间的容积v表面面积s和房间的平均吸声系数有关,v-房间容积m3s-房间的总吸声面积房间平均吸本文由论文联盟收集整理声系数应使用eying公式计算；m为空气吸声系数，它与频率和湿度有关，1khz~8khz的m值为0.003~0.057。不同混响时间r60的听觉感受:r60<0.5秒(500hz);声音清晰,但太于(单薄),适宜于录音室。r60=0.7~0.8秒（500hz）：声音清晰、干净、适宜于电影院和会议厅。r60=1.2~1.4秒（500hz）：声音丰满、有气魄、空间感强，适用于音乐厅和剧场。r60>2秒~3秒（500hz）：声音混浊、语言清晰度差，声音发嗡，有回声感。吸声材料与吸声结构按吸声机理，常用的吸声材料与吸声结构可分为多孔吸声材料和共振吸声结构。1、多孔吸声材料多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有：玻璃棉、超细玻璃棉、矿棉等无机纤维及其毡、板制品，棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖板等块、板制品。多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能，吸声机理不是因为表面粗糙，而是因为它有大量内外连通的微小空隙气泡。多孔材料的吸声能力与其厚度，密度有关，随着厚度增加，中低频吸声系数显着增加，高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数，但比增加厚度的效果小，因此在使用同样材料时，当厚度不受限制时，宁愿采用结构密度松散的厚度大的多孔材料。多孔材料背后有无空气层，对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气层厚度的增加而提高。帘幕也是一种很好的多孔吸声材料。就吸声效果而言，丝绒最好，平绒次之，棉麻织品再次，化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。
2、共振吸声结构穿孔板吸声结构和薄板、薄膜吸声结构都可看作利用共振吸收原理的吸声结构。穿孔板吸声结构具有较好的中频吸声特性。它由金属板、薄木板、石膏板等穿以一定密度的小孔或缝隙后固定在龙骨上，背后留有空气层而构成共振吸声系统。它可视为由许多并联的亥姆霍兹共振器组成。共振频率可用下式计算：式中c——声速，34×103cm/sp——穿声率，即穿孔面积与总面积之比值；d----板厚（cm）d----穿孔直径（cm）穿孔板的吸声特性在共振频率附近有最大的吸声系数。为扩展吸声系数的频率范围，可在穿孔板后铺设多孔吸声材料及留有一定的空气隙。穿孔的孔径小于1mm（穿孔率p=1%~3%）时称为微孔板，用薄金属板制成，其后面再铺设多孔吸声材料，可在较宽带内获得较好的吸声效果。做成双层微穿孔板结构，吸声性能更佳。如果把穿孔率达到50%以上的微穿孔金属薄膜或微孔有机玻璃板直接帖在大面积装饰玻璃平面上，则可解决玻璃平面的强声发射问题，同时也不大影响玻璃的透光性或透明度。他的缺点是造价太高。
吸波材料篇9
由于各高岭质矿物形成过程不同，如高岭质煤矸石因经受成矿作用后结晶有序化，内部结构紧密堆积，结晶空间受到限制，因而自形程度较差，所以破坏其晶格结构需要较大的能量。常规热活化的方法主要是通过热传导和热辐射方式，所有的热量都先到达材料表面，然后通过热传导向材料内部传递。由于热传导是一个散热过程，在热传导过程中热量不可能被加强，材料的表面具有较高温度，材料内部的温度在热扩散系数α的限制下温度低于表面。所以，用常规热活化方法时热量不能有效地从颗粒表面传递到内部破坏其晶格结构，致使煅烧过程效率低、能耗高、时间长，且有二次污染。与常规加热方式不同，微波辐照是从材料内部加热，可通过调节微波源功率获得很高的升温速率，且温度的极大值出现在材料内部，而不是材料表面，从而形成了与常规加热过程不相同的微波效应。由于微波效应的存在，使微波活化高岭质矿物的机理完全不同于常规热活化机理，微波场中固体废弃物内部的电磁场分布对于原子扩散和固相反应过程存在着显著的影响，体加热明显，受热传导的影响较小。
2国内外研究动态
目前，国内外学者已在微波热活化高岭质矿物的相关领域做了大量的研究工作。郑州大学汤建伟等通过微波和加热恒温作用下的硫酸钙结晶试验，从结晶速率、晶形、粒度分布和组成等方面分析了微波场对结晶过程的影响。南京大学陈晶等认为与常规高温热处理法相比，微波法煅烧的高岭土其活化度好，粒度细，能耗大为降低;中山大学的钟声亮等认为，在微波作用下高岭土的相变过程和常规加热法相同，但其相变速度快了4～12倍，相变温度也相应降低了200℃左右，产物的粒径也更小，晶形更为圆滑。美国Vermont大学的Gallis•KW等阐述了利用微波煅烧可得到与常规煅烧同质的纳米级硅酸盐和铝硅酸盐产物，而常规煅烧需时135min，微波煅烧只需10min。然而，上述学者的研究是针对单组分物质进行的，而高岭质矿物的组分要复杂的多，它属于多元系;一般说来，单质元素基本都能被微波加热，如碳的升温速度最快，它可以在很短的时间内被加热到很高的温度(无定形碳(1．00μm)，在微波场中升温速度为846．7℃/min)，西班牙学者Menéndez•JA等对碳质材料在微波场中的反应进行了深入的研究，研究结果表明碳质材料具有很好的吸波性，对含有碳质材料的多组份材料，碳质材料在微波场中起着吸波体和催化剂的作用。但由于硅酸盐、SiO2和A12O3不能或只能部分地吸收微波，升温速度较慢，所以它们只能通过吸收微波的物质被间接加热。美国Pennsylvania洲立大学的Peelamedu等通过大量试验证实了在微波加热过程中多元系先升温的物相可以向未升温的物相单向传质，即在微波场中可以实现通过高吸收微波能的物质间接加热不能或只能部分吸收微波的物质。有资料表明用SiC为基座包裹A12O3使A12O3在微波场中被加热到800℃时，A12O3将直接吸收微波能量。
3微波活化高岭质煤矸石研究
通过利用未燃煤矸石中的碳、有机物和添加剂对云南省来宾煤矿高岭质煤矸石进行改性后，使该煤矸石混合物在微波作用下(3．5kW、2450MHz、8min)热活化，而传统的热活化则需270min(箱式电炉加热至750℃，升温速度为5℃/min，保温时间为2h)，活化率是传统热活化效率的33．75倍，且无二次污染。为进一步测定微波热活化煤矸石效应，对微波热活化煤矸石－硅酸盐水泥体系进行了系统的检测。按照国家相关规范及技术标准要求，通过在硅酸盐水泥中分别掺入水泥质量15%、35%、50%的微波活化煤矸石，组成微波活化煤矸石－硅酸盐水泥复合胶凝材料(MGC)，对其分别进行强度、细度、凝结时间、体积安定性测试。掺量为50%的MGC体系其细度、凝结时间和体积安定性等技术指标均达到国家相关技术标准，且其后期强度与同掺量的粒化高炉矿渣(325目)硅酸盐水泥强度相近见图1。图1中GC表示未活化煤矸石－水泥胶砂;MGC表示微波辐照活化煤矸石－水泥胶砂;SC表示粒化高炉矿渣(325目)－水泥胶砂;MGCC表示微波辐照活化煤矸石－氧化钙－水泥胶砂。由图1还可知，在微波辐照活化煤矸石－硅酸盐水泥复合胶凝材料中如再添加适量的氧化钙(CaO)，其胶砂(MGCC)强度会获得大幅度地提高。对微波活化煤矸石火山灰活性指数的测定，是检测其与硅酸盐水泥水化后生成新的水硬性胶凝材料的重要指标。煤矸石的火山灰活性指数(PAI)是由MGC胶砂强度与硅酸盐水泥胶砂强度之比获得。活性指数越大，说明煤矸石的火山灰活性越大。对于不同掺量的MGC体系，其火山灰活性指数变化见，对于不同比表面积的活化煤矸石其活化度也不同。，随着微波活化煤矸石掺量的增加，微波活化煤矸石－硅酸盐水泥体系火山灰活性指数将显著降低;由表3可知，随着微波活化煤矸石细度的增加，微波活化煤矸石的活化度将随之提高。
4结论
(1)通过对国内外微波热活化高岭质矿物相关研究的分析，在微波活化高岭质煤矸石研究的基础上，认为利用微波活化不同种类的高岭质矿物，使其成为优质的水泥辅胶凝组份是可行的。
吸波材料篇10
一、 吸声
1.1 吸声系数与降噪系数
吸声是声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声可以降低室内声压级。描述吸声的指标是吸声系数a，代表被材料吸收的声能与入射声能的比值。理论上，如果某种材料完全反射声音，那么它的a=0；如果某种材料将入射声能全部吸收，那么它的a=1。事实上，所有材料的a介于0和1之间，也就是不可能全部反射，也不可能全部吸收。
不同频率上会有不同的吸声系数。人们使用吸声系数频率特性曲线描述材料在不同频率上的吸声性能。按照iso标准和国家标准，吸声测试报告中吸声系数的频率范围是100-5khz。将 100-5khz的吸声系数取平均得到的数值是平均吸声系数，平均吸声系数反映了材料总体的吸声性能。在工程中常使用降噪系数nrc粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，这一数值是材料在250、500、1k、2k四个频率的吸声系数的算术平均值，四舍五入取整到0.05。一般认为nrc小于0.2的材料是反射材料，nrc大于等0.2的材料才被认为是吸声材料。当需要吸收大量声能降低室内混响及噪声时，常常需要使用高吸声系数的材料。如离心玻璃棉、岩棉等属于高nrc吸声材料，5cm厚的24kg/m?的离心玻璃棉的nrc可达到0.95。
测量材料吸声系数的方法有两种，一种是混响室法，一种是驻波管法。混响室法测量声音无规入射时的吸声系数，即声音由四面八方射入材料时能量损失的比例，而驻波管法测量声音正入射时的吸声系数，声音入射角度仅为90度。两种方法测量的吸声系数是不同的，工程上最常使用的是混响室法测量的吸声系数，因为建筑实际应用中声音入射都是无规的。在某些测量报告中会出现吸声系数大于1的情况，这是由于测量的实验室条件等造成的，理论上任何材料吸收的声能不可能大于入射声能，吸声系数永远小于1。任何大于1的测量吸声系数值在实际声学工程计算中都不能按大于1使用，最多按1进行计算。
在房间中，声音会很快充满各个角落，因此，将吸声材料放置在房间任何表面都有吸声效果。吸声材料吸声系数越大，吸声面积越多，吸声效果越明显。可以利用吸声天花、吸声墙板、空间吸声体等进行吸声降噪。
1.2吸声原理
纤维多孔吸声材料，如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维喷涂等，吸声机理是材料内部有大量微小的连通的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。多孔吸声材料的吸声特性是随着频率的增高吸声系数逐渐增大，这意味着低频吸收没有高频吸收好。多孔材料吸声的必要条件是 ：材料有大量空隙，空隙之间互相连通，孔隙深入材料内部。错误认识之一是认为表面粗糙的材料具有吸声性能，其实不然，例如拉毛水泥、表面凸凹的石才基本不具有吸声能力。错误认识之二是认为材料内部具有大量孔洞的材料，如聚苯、聚乙烯、闭孔聚氨脂等，具有良好的吸声性能，事实上，这些材料由于内部孔洞没有连通性，声波不能深入材料内部振动摩擦，因此吸声系数很小。
与墙面或天花存在空气层的穿孔板，即使材料本身吸声性能很差，这种结构也具有吸声性能，如穿孔的石膏板、木板、金属板、甚至是狭缝吸声砖等。这类吸声被称为亥姆霍兹共振吸声，吸声原理类似于暖水瓶的声共振，材料外部空间与内部腔体通过窄的瓶颈连接，声波入射时，在共振频率上，颈部的空气和内部空间之间产生剧烈的共振作用损耗了声能。亥姆霍兹共振吸收的特点是只有在共振频率上具有较大的吸声系数。
薄膜或薄板与墙体或顶棚存在空腔时也能吸声，如木板、金属板做成的天花板或墙板等，这种结构的吸声机理是薄板共振吸声。在共振频率上，由于薄板剧烈振动而大量吸收声能。薄板共振吸收大多在低频具有较好的吸声性能。
二、吸声材料及吸声结构
2.1 离心玻璃棉
离心玻璃棉内部纤维蓬松交错，存在大量微小的孔隙，是典型的多孔性吸声材料，具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等，可以大量吸收房间内的声能，降低混响时间，减少室内噪声。
离心玻璃棉的吸声特性不但与厚度和容重有关，也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。
离心玻璃棉属于多孔吸声材料，具有良好的吸声性能。离心玻璃棉能够吸声的原因不是由于表面粗糙，而是因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到离心玻璃棉上时，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦，声能转化为热能而损耗。
离心玻璃棉对声音中高频有较好的吸声性能。影响离心玻璃棉吸声性能的主要因素是厚度、密度和空气流阻等。密度是每立方米材料的重量。空气流阻是单位厚度时材料两侧空气气压和空气流速之比。空气流阻是影响离心玻璃棉吸声性能最重要的因素。流阻太小，说明材料稀疏，空气振动容易穿过，吸声性能下降；流阻太大，说明材料密实，空气振动难于传入，吸声性能亦下降。对于离心玻璃棉来讲，吸声性能存在最佳流阻。在实际工程中，测定空气流阻比较困难，但可以通过厚度和容重粗略估计和控制。1、随着厚度增加，中低频吸声系数显著地增加，但高频变化不大（高频吸收总是较大的）。2、厚度不变，容重增加，中低频吸声系数亦增加；但当容重增加到一定程度时，材料变得密实，流阻大于最佳流阻，吸声系数反而下降。对于厚度超过5cm的容重为16kg/m3的离心玻璃棉，低频125hz约为0.2，中高频（>500hz）的吸声系数已经接近于1了。当厚度由5cm继续增大时，低频的吸声系数逐渐提高，当厚度大于1m以上时，低频125hz的吸声系数也将接近于1。当厚度不变，容重增大时，离心玻璃棉的低频吸声系数也将不断提高，当容重接近110kg/m3时吸声性能达到最大值，50mm厚、频率125hz处接近0.6-0.7。容重超过120kg/m3时，吸声性能反而下降，是因为材料变得致密，中高频吸声性能受到很大影响，当容重超过300kg/m3时，吸声性能减小很多。建筑声学中常用的吸声玻璃棉的厚度有2.5cm、5cm、10cm，容重有16、24、32、48、80、96、112kg/m3。通常使用5cm厚，12-48kg/m3的离心玻璃棉。
离心玻璃棉的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当玻璃棉板背后有空气层时，与相同厚度无空气层的玻璃棉板吸声效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高，吸声系数将随空气层的厚度增加而增加，但增加到一定值后效果就不明显了。
使用不同容重的玻璃棉叠和在一起，形成容重逐渐增大的形式，可以获得更大的吸声效果。例如将一层2.5cm厚24kg/m3的棉板与一层2.5cm厚32kg/m3的棉板叠和在一起的吸声效果要好于一层5cm厚32kg/m3的棉板。将24kg/m3的玻璃棉板制成1m长的断面为三角型的尖劈，材料面密度逐渐增大，平均吸声系数可接近于1。
离心玻璃棉在建筑使用中，表面往往要附加有一定透声作用的饰面，如小于0.5mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等，基本可以保持原来的吸声特性。离心玻璃棉具有防火、保温、易于切割等优良特性，是建筑吸声最常用的材料之一。但是由于离心玻璃棉表面无装饰性，而且会有纤维洒落，因此必须制成各种吸声构件隐蔽使用。最常使用也是造价最低廉的构造是穿孔纸面石膏板的吊顶或做成内填离心玻璃棉的穿孔板墙面，穿孔率大于20%时，基本能够完全发挥出离心玻璃棉的吸声性能。为了防止玻璃棉纤维洒出，需要在穿孔板背后附一层无纺布、桑皮纸等透声织物，或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。与穿孔纸面石膏板类似的面板还有穿孔金属板（如铝板）、穿孔木板、穿孔纤维水泥板、穿孔矿棉板等。
玻璃棉板经过处理后可以制成吸声吊顶板或吸声墙板。一般常见将80-120kg/m3的玻璃棉板周边经胶水固化处理后外包防火透声织物形成既美观又方便安装的吸声墙板，常见尺寸为1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m，厚度2.5cm或5cm。也有在110kg/m3的玻璃棉的表面上直接喷刷透声装饰材料形成的吸声吊顶板。无论是玻璃棉吸声墙板还是吸声吊顶板，都需要使用高容重的玻璃棉，并经过一定的强化处理，以防止板材变形或过于松软。这一类的建筑材料既有良好的装饰性又保留了离心玻璃棉良好的吸声特性，降噪系数nrc一般可以达到0.85以上。