雷達(dá)波吸收材料(radar absorbing material,RAM)在軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，戰(zhàn)斗機(jī)等飛行器表面的RAM可對(duì)雷達(dá)波產(chǎn)生衰減以達(dá)到隱身效果。隨著高技術(shù)偵察和精確制導(dǎo)技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)武器裝備的隱身能力提出了更高的要求。戰(zhàn)斗機(jī)、巡航導(dǎo)彈等空中武器裝備的特殊部位應(yīng)用的RAM，工作溫度達(dá)700℃甚至950℃以上，常溫雷達(dá)吸波材料已難滿足需要，亟待研制高性能高溫雷達(dá)吸波材料。

RAM的研究關(guān)鍵在于制備出吸收率高、涂層薄、吸收頻帶寬、質(zhì)量輕、耐高溫、抗磨蝕及成本低的微波吸收材料，這種吸波材料要能夠吸收投射到它表面的電磁波能量，并通過材料的介質(zhì)損耗使電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量，一般由基體材料（或粘接劑）與吸收介質(zhì)（吸收劑）復(fù)合而成。當(dāng)前研究的耐高溫吸波材料主要以含有碳、金屬或金屬氧化物等的復(fù)合材料為主。

其中，含碳材料有碳納米管(CNTs)、竹炭、炭黑、碳纖維、石墨烯(RGO)等，如CNT/SiO₂復(fù)合材料在100 ~500℃下吸波性能良好，最小反射損耗(reflection loss，RL)值接近-20 dB；竹炭/SiC、碳纖維/SiO₂、石墨/SiO₂等含碳復(fù)合材料也具有良好的吸波性能；Co、Ni及Fe-Co、Fe-Co-Ni合金等含金屬及合金的復(fù)合材料也有較全面研究，如金屬Co/C核殼亞微米復(fù)合物或多種金屬Fe-Co-Ni超細(xì)合金粉末等；金屬氧化物以TiO₂、ZnO、Fe₃O₄等為主，例如TiO₂/C納米核殼結(jié)構(gòu)，最低反射損耗值達(dá)-58.2dB且有效頻帶寬度(effective absorption bandwidth,EAB)為7.6 GHz。

Ps：表征吸波材料的吸波性能的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)為反射損耗(RL)和有效吸收頻段。其中反射損耗為負(fù)值，且數(shù)值越小，對(duì)電磁波的反射損耗能力越強(qiáng)；而有效吸收頻段的則表示材料對(duì)電磁波的反射損耗的電磁波頻率范圍，吸波材料的有效吸收頻段越寬，其適用范圍越廣。

不過美中不足的是，含碳、金屬、SiC等的高溫吸波材料，普遍存在抗氧化能力差、質(zhì)量大、成本高、空間阻抗不易匹配等問題。

吸波材料作用原理

（阻抗匹配保證入射波能夠盡可能進(jìn)入材料內(nèi)部）

基于以上性能需求，人們把目光集中在氧化鋁材料。氧化鋁(Al₂O₃)陶瓷與其他基體材料相比，具有高熔點(diǎn)(2072℃)、高強(qiáng)度、低介電損耗、高的化學(xué)穩(wěn)定性、良好的電絕緣性及耐磨性、低成本等特點(diǎn)，可對(duì)復(fù)合物在較寬波段內(nèi)的介電常數(shù)實(shí)部和虛部進(jìn)行有效調(diào)整。因此氧化鋁作為吸波材料的基體，在RAM方面有著廣泛應(yīng)用。

氧化鋁基復(fù)合吸波材料

1. 金屬（合金）/氧化鋁復(fù)合吸波材料

在吸波材料中使用的具有金屬特性的吸收劑，通常可分為磁性金屬吸收劑、非磁性金屬吸收劑及磁性/非磁性復(fù)合型金屬吸收劑三種類型。

常見的磁性金屬吸收劑有Fe及其合金、Ni、Co、Nb等，非磁性金屬吸收劑因性能較差應(yīng)用很少。磁性金屬/氧化鋁復(fù)合吸波材料、非磁性/磁性金屬/氧化鋁復(fù)合吸波材料種類較多，而單純的非磁性金屬與氧化鋁復(fù)合的材料較少。

磁性金屬粒子兼有自由電子吸波和磁損耗，對(duì)微波的吸收性能好，如羰基鐵粉就具有磁導(dǎo)率高、吸波頻帶寬、吸波效果好等優(yōu)點(diǎn)。超細(xì)磁性金屬粒子與氧化鋁復(fù)合，可提高超細(xì)鐵粉的抗氧化能力，調(diào)整鐵粉電磁參數(shù)。

另外，納米尺度的球形磁性吸波劑比微米尺度顆粒和納米線吸波效果好，同時(shí)，不同磁性吸波劑與氧化鋁復(fù)合，其吸波機(jī)理有所不同，選擇適當(dāng)?shù)奈▌┛啥ㄖ苹苽涑鱿鄳?yīng)使用條件下的吸波材料。

影響氧化鋁基復(fù)合材料吸波性能的還有復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)，新型特殊結(jié)構(gòu)的吸波材料有助于在保證吸波性能的條件下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如傳統(tǒng)包覆型多層結(jié)構(gòu)吸波材料易脫落、涂層厚、密度大及層間結(jié)合強(qiáng)度弱，且制備工藝復(fù)雜，而球形陶瓷基/金屬包裹結(jié)構(gòu)復(fù)合微粉用于涂覆層或結(jié)構(gòu)型夾芯，就可達(dá)到吸收頻帶寬、強(qiáng)吸收，質(zhì)量輕及附著力強(qiáng)的目的，這是由于其具有比表面積大、表面活性高的優(yōu)點(diǎn)，從而結(jié)合強(qiáng)度高。

球形氧化鋁陶瓷基/金屬復(fù)合微粉

2. 非金屬/氧化鋁復(fù)合吸波材料

非金屬/氧化鋁復(fù)合材料具有各種優(yōu)異的性能，可彌補(bǔ)金屬吸波劑高溫使用時(shí)的缺陷。并且非金屬/氧化鋁吸波材料抗氧化性能好，易實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、吸波效果好且耐高溫。此類吸波材料中，碳材料/氧化鋁復(fù)合吸波材料具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。

（1）鐵氧體/氧化鋁復(fù)合吸波材料

鐵氧體是雙復(fù)介電材料，介電常數(shù)較小，呈亞鐵磁性，其主要吸波機(jī)理是磁滯損耗、自然共振和疇壁共振；在高頻不易產(chǎn)生趨膚電流（即電流集中在導(dǎo)體外表的薄層，內(nèi)部電流小，整體電阻增加，損耗也增加），因而在高頻具有較高的磁導(dǎo)率。

鐵氧體吸波劑Fe₃O₄、ZnFe₂O₄、Co_0.5Zn_0.5Fe₂O₄與氧化鋁復(fù)合都具有較好的吸波性能，如Fe₃O₄/Al₂O₃最低反射率達(dá)-31.3 dB。

鐵氧體高頻吸波片

（2）碳材料/氧化鋁復(fù)合吸波材料

常見的碳材料吸波劑有碳纖維、碳納米管、炭黑、石墨片等多種形式。將高溫條件下具有較好電磁波損耗能力的碳納米管、炭黑、碳纖維和石墨等碳材料，與具有耐高溫、耐腐蝕及抗氧化等優(yōu)點(diǎn)的陶瓷材料相結(jié)合，制備出的含碳陶瓷復(fù)合材料在高溫吸波領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在氧化氣氛下，碳材料會(huì)發(fā)生氧化，制備出碳化硅/氧化鋁復(fù)合吸波材料不僅具有較好的吸波效果，還具備顯著的抗高溫氧化性能。

另外，氧化鋁基體的結(jié)構(gòu)形式對(duì)復(fù)合材料的性能有很大的影響。在復(fù)合材料中，氧化鋁基體可以多孔膜、纖維、納米顆粒等多種形式存在。以纖維、網(wǎng)狀形式存在的氧化鋁基體制備的復(fù)合材料反射率低于-40dB，吸波性能優(yōu)于其他形式存在的氧化鋁基復(fù)合材料。

不同結(jié)構(gòu)的氧化鋁基體

3. 其他含氧化鋁特殊結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料

具有特殊結(jié)構(gòu)，如空心復(fù)相陶瓷微珠、阻抗變換層、核-殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合吸波材料通常都具有優(yōu)異的吸波性能，尤其是以Al₂O₃作為核殼粒子殼層的。

具有核-殼結(jié)構(gòu)的過渡金屬和介電材料復(fù)合吸波材料，可以獲得輕質(zhì)、強(qiáng)吸收的高效吸波材料。這是由于核-殼結(jié)構(gòu)改善了吸收劑在基體中的分散性和均勻性，增強(qiáng)了粒子間的多重散射和吸收；在保持磁導(dǎo)率不變的前提下均勻致密的顆粒狀納米殼層能顯著降低樣品的介電常數(shù)，滿足阻抗匹配，改善材料的吸波性能。

核殼結(jié)構(gòu)氧化鋁包覆羰基鐵粉

總結(jié)

為了進(jìn)一步滿足當(dāng)前對(duì)吸波材料厚度薄、質(zhì)量輕、頻帶寬、損耗能力強(qiáng)、耐高溫的發(fā)展要求，應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)出更多、適應(yīng)性更強(qiáng)的新型氧化鋁基復(fù)合吸波材料。

在金屬（合金）/氧化鋁復(fù)合吸波材料方面應(yīng)加強(qiáng)：（1）開發(fā)納米級(jí)的球形超細(xì)金屬吸收劑,利用納米粒子的特殊效應(yīng)來提高吸波性能；（2）進(jìn)一步探索合理的制備工藝,達(dá)到吸收劑與基體良好匹配。

在非金屬/氧化鋁復(fù)合吸波材料方面：（1）進(jìn)一步加強(qiáng)氧化鋁纖維布和氧化鋁網(wǎng)狀基體與納米吸波劑復(fù)合的研究；（2）加強(qiáng)高分子特殊核殼結(jié)構(gòu)、阻抗匹配層等方面的研究；（3）加強(qiáng)寬頻吸波材料及吸波劑改性增強(qiáng)吸波材料的研究；（4）開展金屬氧化物粉體與無機(jī)黏結(jié)劑組成的無機(jī)基體方面研究。

參考來源：

1.氧化鋁基吸波材料研究進(jìn)展，武志紅、王倩、張路平、鄭海康、尚楷（航空材料學(xué)報(bào)）；

2.高溫吸波超材料的設(shè)計(jì)制備和性能研究，王毅（武漢理工大學(xué)）；

3.新型微波吸收材料吸波性能研究，曾國勛（廣東工業(yè)大學(xué)）。

粉體圈小吉

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