5G通訊的諸多好處，神馬工業(yè)4.0，萬物互聯(lián)，自動駕駛啥的，此處就不再展開了，感興趣的看下老帖子《2019漢諾威工業(yè)博覽會：“5G”很熱！》而在疫情之下，5G基站也為篩查提供了新的流調(diào)技術手段，只要我們掌握一個確診患者行動軌跡，通過調(diào)取5G基站的登錄記錄，就能非常精準地將其密切接觸人群找出來。具體精準到什么地步呢？某地一個確診患者曾經(jīng)去過某醫(yī)院大樓，理論上這棟醫(yī)院大樓那個時段所有人群都要隔離，結(jié)果就是，醫(yī)院旁邊路過的人沒事，但是某人恰好在那個時間去醫(yī)院廁所解手，然后也被精準地找出來。如上都是一個題外話，接下來我們一起來看看在5G通訊中的一個重要的材料：高性能軟磁吸波材料。

5G基站的覆蓋范圍大概是100-400米，4G基站的覆蓋半徑約為1-3公里；3G基站的覆蓋半徑約為2-5公里；2G基站的覆蓋半徑約為5-10公里。更小的篩查單位更精準高效的篩查手段。

與3G、4G相比，5G的頻率波段由厘米波段擴展為毫米波段，對網(wǎng)絡通信提出了更高要求，即數(shù)據(jù)傳輸速度更快、使用頻段更高、帶寬更大。但各種高強度的電磁波輻射能夠在移動通信傳播過程中產(chǎn)生干擾信號，從而影響通信質(zhì)量。與此同時，高頻元器件以及設備之間的電磁輻射對人體的危害也日趨嚴重。因此，如何有效消除電磁干擾和電磁輻射等電磁污染已成為當前5G通信用電子設備亟待解決的關鍵技術，而吸波材料是消除電磁污染最有效的方法之一。

消除高頻電磁干擾問題：吸波材料VS電磁屏蔽材料

消除電磁干擾和防護電磁輻射通常采用電磁屏蔽和吸波材料。在解決高頻電磁干擾問題上，完全采用屏蔽的解決方式越來越不能滿足要求了。因為諸多設備中，端口的設置及通風、視窗等的需求使得實際的屏蔽方法不可能形成像法拉第電籠那樣的全屏蔽電籠，端口尺寸是設備高頻化的一大威脅。另外，困擾人們的還有另外一個問題，在設備實施了有效的屏蔽后，對外干擾雖然解決了，但電磁波干擾在屏蔽系統(tǒng)內(nèi)部仍然存在，甚至因為屏蔽導致干擾加劇，甚至引發(fā)設備不能正常工作。這些都是屏蔽存在的問題，也正是因為這些問題的存在，吸波材料有了用武之地。

吸波材料是指能夠有效吸收入射電磁波并使其散射衰減的一類材料，它通過材料的各種不同的損耗機制將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其它能量形式而達到吸收電磁波目的。不同于屏蔽解決方案，其功效性在于減少干擾電磁波的數(shù)量。既可以單獨使用吸收電磁波，也可以和屏蔽體系配合，提高設備高頻功效。

常見的軟磁材料

按材料耗損機理可將吸波材料分為電阻型，電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型，碳化硅、石墨等屬于電阻型，電磁能主要衰減在電阻上；欽酸鋇之類屬于電介質(zhì)型，其機理為依靠介質(zhì)的電子極化、離子極化、分子極化或界面極化等馳豫、衰減、吸收電磁波；鐵氧體、超細金屬粉末等，等屬于磁介質(zhì)型，具有較高的磁損耗角正切，依靠磁滯損耗、疇壁共振和自然共振、后效損耗等磁極化機制衰減、吸收電磁波。

與其他電磁吸波材料相比，軟磁材料具有磁導率和磁損耗高、阻抗匹配特性好、吸波性能強等優(yōu)點，是最具有實際應用價值的吸波材料，在通信領域廣泛應用。因此，軟磁材料在發(fā)展高性能的高頻吸波材料和器件方面具有很大的潛力。常見的軟磁吸波材料主要包括鐵基軟磁合金、Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體及軟磁復合材料等。

①鐵基軟磁合金

目前典型的鐵基軟磁合金主要有FeSiAl、FeSi、FeNi、FeCo等。軟磁合金作為一種典型的磁損耗型吸波材料，具有飽和磁化強度高、溫度穩(wěn)定性好以及成本低等優(yōu)點而備受關注，但其GHz頻段的磁導率低，復介電常數(shù)大，阻抗匹配性差，難以滿足5G通信對吸波材料的性能需求。為了進一步提高軟磁合金的吸波性能，主要通過形貌調(diào)控、取向調(diào)控、組成調(diào)控、熱處理等方法以獲得吸波性能優(yōu)異的軟磁合金。

②鐵氧體

通信設備的高頻化、片式化、小型化已呈迅猛發(fā)展趨勢。鐵氧體作為傳統(tǒng)的微波吸收材料具有良好的應用前景。與金屬磁性材料相比，Mn-Zn鐵氧體和Ni-Zn鐵氧體軟磁合金相對介電常數(shù)比較小，電阻率較高(108~1012Ω·cm)，有利于抑制渦流效應，在高頻時可以獲得較高的磁導率，電磁波易于進入并快速衰減，但存在吸收頻帶窄、相對密度較大、溫度穩(wěn)定性較差等不足。

Mn-Zn鐵氧體具有飽和磁化強度大、矯頑力小、電阻率高等特點，被廣泛應用于通信行業(yè)。目前，調(diào)控Mn-Zn鐵氧體的吸波性能主要方法有退火處理以及組成調(diào)控。退火處理可以顯著提升Mn-Zn鐵氧體的磁性能，從而改善其吸波性能。

③軟磁復合材料

迄今為止，對于單一軟磁材料吸波性能的調(diào)控既要實現(xiàn)與自由空間的阻抗相匹配，又要具有高的損耗，很難得到合適的電磁參數(shù)。為進一步提高軟磁材料的吸波性能，軟磁復合材料已成研究熱點之一。研究學者通過構筑軟磁復合材料，利用界面來調(diào)控其吸波性能，實現(xiàn)了大的磁導率和良好的阻抗匹配性能。常見的復合形式包括磁粉包覆、核殼結(jié)構等。

目前，在FeSiAl合金上包裹或涂覆一層其他材料(如鐵氧體、石墨、二氧化硅等)形成異質(zhì)結(jié)、核殼結(jié)構等，如FeSiAl/鐵氧體、FeSiAl/石墨異質(zhì)結(jié)、FeSiAl@Al2O3@SiO2核殼結(jié)構成為改善其吸波性能的極為有效的方法，其中FeSiAl為高損耗的吸波層，其外面包覆或上面涂覆材料為匹配層。通過調(diào)控兩層的匹配厚度，利用界面極化改善其磁導率。

除了FeSiAl、Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體等主要軟磁材料外，其他如軟磁合金和碳材料復合等已成為吸波材料研究的熱點，受到廣大專家學者的廣泛關注。

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編輯：粉體圈Alpha

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