引言：據(jù)估計(jì)全世界電子電氣設(shè)備由于電磁干擾（EMI）發(fā)生故障，每年造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5億美元。科學(xué)研究證實(shí)，人長(zhǎng)期處于電磁波輻射環(huán)境中將嚴(yán)重?fù)p害身心健康。世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定了電磁輻射的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，如美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)制定了抗電磁干擾法規(guī)（TGG法）和“Tempest”技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中“TGG”規(guī)定大于“1000Hz”的電子裝置要求屏蔽保護(hù)，并持EMI/FRI合格證才允許投放市場(chǎng)。

隨著電子產(chǎn)品越來越多地采用低功耗、高速度、高集成度的電路，而使得這些裝置比以往任何時(shí)候更容易受到電磁干擾的威脅。而與此同時(shí)，大功率家電及辦公自動(dòng)化設(shè)備的增多，以及移動(dòng)通信、無線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用等，又大大增加了電磁干擾源。采用一定的技術(shù)手段，使同一電磁環(huán)境中的各種電子、電氣設(shè)備都能正常工作，并且不干擾其它設(shè)備的正常工作，這就是電磁兼容（EMC)。

消除電磁干擾和防護(hù)電磁輻射可以通過電磁波的反射與吸收兩個(gè)手段。反射損耗過程主要通過對(duì)電磁波的反射來達(dá)到屏蔽的目的，有效的反射屏蔽需要材料能反射大部分入射電磁波。對(duì)電導(dǎo)率高的介質(zhì)如銀、銅等材料，在介質(zhì)表面形成的連續(xù)導(dǎo)電通路會(huì)對(duì)電磁波形成有效的反射損耗，反射屏蔽起主要作用；對(duì)于磁導(dǎo)率高的介質(zhì)如鐵和磁鋼等材料，吸收屏蔽起主要作用。通過反射損耗進(jìn)行電磁屏蔽時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一系列實(shí)際應(yīng)用問題，如反射出去的電磁波對(duì)外界電子器件及器件內(nèi)部的正常工作帶來影響，產(chǎn)生二次電磁波輻射干擾。

根據(jù)電磁波理論及材料與電磁波的交互作用原理，更有效的方法是增強(qiáng)屏蔽材料對(duì)電磁波的吸收效能，使電磁輻射能量盡可能地?fù)p失在材料內(nèi)部，減少對(duì)周圍器件的干擾。也正是因?yàn)檫@些問題的存在，吸波材料有了用武之地。

吸波材料一般由基體材料和吸收介質(zhì)復(fù)合而成，能將投射到它表面的電磁波能量吸收，并通過材料的介質(zhì)損耗使電磁波能量轉(zhuǎn)化成為熱能或其他形式的能量。好的吸波材料具有質(zhì)輕、耐溫、耐濕和抗腐蝕等性能，現(xiàn)今電子零件輕薄短小趨勢(shì)，其吸波材料發(fā)展也朝向“材料薄、重量輕、頻段寬、強(qiáng)度強(qiáng)”等。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。

吸波材料特性

最大限度地使入射電磁波進(jìn)入到吸波材料內(nèi)部，從而減少電磁波的直接反射。

吸波材料對(duì)入射電磁波能產(chǎn)生有效吸收或衰減，即產(chǎn)生電磁損耗，使電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他形式能，從而使電磁波在介質(zhì)中被最大限度地吸收。

吸波材料種類繁多，主流分類方式有如下幾種：①按材料耗損機(jī)理可分為電阻型，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(jī)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(xì)金屬粉末、羰基鐵等屬于磁介質(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(jī)制衰減、吸收電磁波。②按吸波原理又可分為吸波型和干涉型。前者是材料本身對(duì)電磁波的吸收，后者是利用表層和底層兩列反射波相互干涉抵消。③按材料成型工藝和承載能力，可分為涂敷型和結(jié)構(gòu)型。涂敷型是將粘結(jié)劑與金屬、合金粉末、鐵氧體、導(dǎo)電纖維等吸波劑混合后形成吸波涂層。

常見吸波劑

①磁性金屬微粉吸波材料

磁性金屬微粉是一類非常重要的電磁波吸收劑，主要指Fe、Co、Ni金屬單質(zhì)及其合金微顆粒。金屬微粉具有較高的磁導(dǎo)率虛部及磁損耗角正切值，主要通過磁滯損耗、渦流損耗及自然共振損耗等機(jī)制吸收衰減電磁波。

目前常用的金屬微粉吸收劑有兩類：一類是羰基金屬粉，如羰基Fe粉、羰基Ni粉及羰基Co粉等，粒徑大多分布在0.5~20μm。另一類是磁性金屬超微粉，粒徑一般在20nm~1.5μm，可以采用蒸發(fā)、還原、有機(jī)醇鹽等方法得到。

球狀羰基鐵粉

磁性金屬微粉吸收劑在使用中存在一些問題，如易氧化、耐腐蝕能力差、易產(chǎn)生屈服效應(yīng)、密度較大、低頻段吸收性能差、單獨(dú)使用不能得到寬頻帶的吸波材料。因此，減小其粒徑，對(duì)其表面進(jìn)行改性、摻雜、包覆或者纖維化是該類材料目前主要的發(fā)展方向。

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②鐵氧體吸波材料

鐵氧體屬于雙復(fù)介電材料，既有亞鐵磁性又有介電特性，吸收電磁波的主要機(jī)制是介電性能的自極化效應(yīng)和磁性能的磁滯損耗、疇壁共振及自然共振效應(yīng)。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的不同，鐵氧體可分為尖晶石型、磁鉛石型和石榴石型，用作吸收劑的主要是尖晶石型和磁鉛石型。

雖然鐵氧體吸波材料具有吸收性能優(yōu)異、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但因其密度大、高溫性能差、吸收頻帶窄等缺點(diǎn)也限制了它們的使用范圍。目前，人們對(duì)鐵氧體吸波材料的研究大多集中在納米化、摻雜處理、表面改性及與其他材料復(fù)合等方面。

③陶瓷吸波材料

陶瓷吸收劑大多屬于介電損耗型吸波材料，與磁性金屬微粉、鐵氧體等相比，除具有吸波效果外，還可以有效減弱紅外輻射，是制作多波段吸收劑的主要成分之一。此外，它們還具有密度小、介電常數(shù)隨燒結(jié)溫度不同有較大變化范圍等特性，因此可通過控制制備條件對(duì)顯微結(jié)構(gòu)和電磁參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而獲得性能優(yōu)異的吸波材料。目前國(guó)內(nèi)外研發(fā)的陶瓷吸波材料主要包括碳化硅、氮化硅、氧化鋁、硼硅酸鋁及鈦酸鋇等，其中關(guān)注度較高的當(dāng)屬SiC，但常規(guī)制備的SiC粉體吸波性能較低，必須經(jīng)過摻雜處理才能獲得滿意的吸波效果

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④納米吸波材料

納米吸收劑是一種納米級(jí)的新型功能材料，不僅磁損耗大，而且兼具吸波、透波、偏振等多種功能，可以與結(jié)構(gòu)材料或涂層材料相融合，兼?zhèn)湮諒?qiáng)、頻帶寬、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，因此也是一種非常有發(fā)展前途的吸波材料。目前國(guó)內(nèi)外研究的納米吸收劑主要集中在納米金屬與合金吸收劑、納米氧化物吸收劑、納米陶瓷吸收劑、納米導(dǎo)電聚合物和納米金屬與絕緣介質(zhì)復(fù)合吸收劑等方面。

⑤輕質(zhì)碳基吸波材料

碳基電磁波屏蔽材料具有質(zhì)量輕、耐腐蝕和易加工等優(yōu)點(diǎn)，電子設(shè)備的便攜式柔性化發(fā)展對(duì)輕質(zhì)碳基吸波材料提出了更多的應(yīng)用需求。碳基吸波材料包括碳纖維/聚合物復(fù)合材料、碳納米管/聚合物復(fù)合材料、石墨烯/聚合物復(fù)合材料、碳納米管/金屬復(fù)合材料、石墨烯/金屬復(fù)合材料、多元碳基材料等。

其中，石墨烯吸波材料具備較多的導(dǎo)電通道，通過多重反射損耗和吸收損耗，有效屏蔽電磁波。石墨烯吸波材料合成方法包括還原氧化石墨烯法、液相剝離法、化學(xué)氣相沉積法等。為提高材料的吸波性能，材料設(shè)計(jì)人員通過制備少層石墨烯(FLG)，利用有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)提高了其吸波性能.

⑥導(dǎo)電聚合物吸波材料

導(dǎo)電聚合物具有密度小、易加工、成本低、易大面積涂敷、結(jié)構(gòu)多樣等特點(diǎn)，作為吸波材料可以使產(chǎn)品質(zhì)量大幅度降低。導(dǎo)電聚合物具有電子共軛體系，其電導(dǎo)率能夠在絕緣體、半導(dǎo)體和金屬范圍內(nèi)變化，其電磁參數(shù)依賴于高聚物的主鏈結(jié)構(gòu)、本征電導(dǎo)率、摻雜劑性質(zhì)等因素，是一種理想的替代傳統(tǒng)金屬吸波材料的新型電磁屏蔽材料。

導(dǎo)電聚合物吸波材料分為本征型導(dǎo)電聚合物和復(fù)合型導(dǎo)電聚合物材料。聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等通過改性的本征型聚合物具有較高的介電損耗，能夠?qū)㈦姶挪óa(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成熱能，且易于通過化學(xué)反應(yīng)來控制電導(dǎo)率和介電常數(shù)。復(fù)合型導(dǎo)電聚合物還包括金屬系導(dǎo)電復(fù)合材料、碳系導(dǎo)電復(fù)合材料和其他導(dǎo)電復(fù)合材料。通過在導(dǎo)電或不導(dǎo)電的聚合物基體中添加金屬、金屬氧化物或碳纖維能夠有效提高材料的吸波性能。

編輯：粉體圈Alpha

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