电磁波吸收材料的应用领域与发展研究

周璐，刘恩凯

（中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225000）

电磁波吸波材料是一种功能材料，在很多领域都有重要应用，具体包括隐身技术、抗电磁辐射、微波通讯和防电磁污染等。随着科学技术的发展，出现了各种先进的雷达、探测器和精确制导武器，这些技术的出现对军事武器构成了非常大的威胁，因此隐身技术成为各国研究的重点。所谓的隐身技术并不是真正的隐身，而是通过降低特征信号，从而使其在一定范围内难以被发现识别和攻击。从当前的研究来看，在远程探测领域，雷达的应用最为广泛，因此雷达隐身技术成为各国研究的重点，除了军事领域，吸波材料在各种设备的电磁防护、各种区域的辐射防护等都有重要应用。由于电磁波吸收材料在很多领域都有重要应用，加强电磁波吸收材料的研究具有重要意义，本文对电磁波吸收材料的应用和发展情况进行了探讨。

1 吸波材料的应用领域

电磁波吸波材料具有广泛的应用，不仅是在军事领域，在人体的安全防护、通讯和导航系统的电磁干扰、提高电磁兼容性、改善设备性能和提高信息保密性等方面都有重要作用，下面对电磁波吸波材料的应用进行探讨。

1．1 军事隐身领域

在电磁波吸波材料的众多应用领域中，军事仍然是最为重要的应用领域。随着科学技术的发展，军事科学技术也在不断进步，各个国家在探测、跟踪和攻击能力方面的军事能力都在不断提升，使军事目标的生存能力和武器系统的突防能力带来了更大的挑战，而为了应对这种挑战，发展隐身技术是非常重要的。在军事隐身领域，隐身技术分为外形隐身和材料隐身两大方面，其中外形隐身是指通过改变外形，减少反射面积，达到避免被雷达侦测到；材料隐身则是指通过在军事目标上应用吸波材料，吸收雷达波，从而减少入射雷达波，减少雷达散射截面等，从而在一定范围内实现对雷达的“隐身”。当前，在军事目标上吸波材料已经获得了重要应用，包括飞机、坦克、舰船和导弹等的隐身领域。

1．2 广播、电视发射台的电磁辐射防护

电视、广播等需要发射台，会对周围区域造成一定的辐射，而通过应用电磁吸波材料，可以对其产生的电磁辐射进行防护。根据辐射频率较高的波段来选择具有良好吸波效果的涂料，涂盖在建筑物表面，从而使进行室内的场强衰减。此外，还有吸波和屏蔽性能的涂料，可以对一定范围内的电磁波进行屏蔽，这些材料在广播、电视发射台的电磁辐射领域具有重要应用。

1．3 工业、科学和医疗设备电磁辐射的防护

在工业、医疗以及科学研究等领域，会应用到很多产生大量电磁辐射的设备，若不采取有效措施来进行防护，会破坏自身的工作环境，同时干扰周围设备的正常运行。举例来说，机器内的二次杂波问题就是由于电磁辐射导致的，其会导致设备的程序混乱，从而影响试验、检测结果的准确性，从而导致检测结果存在较大的偏差，影响到科研、医疗和工业生产等的正常运行，甚至影响到工作人员的安全。此外，这些电磁设备产生的辐射，会影响到工作人员的身体健康，因此在这些领域应用吸波材料，对设备产生的电磁辐射进行防护，具有重要的意义，可以提高设备运行的稳定性，同时降低对工作人员身体的伤害。

1．4 家用电器的电磁辐射防护

随着人们生活水平提高，在家居生活中应用到的电器越来越多，如电冰箱、电视机等，这些设备在运行过程中都会产生电磁辐射，只是由于电磁波不可见，因此人凭感觉不能够感受到，这也提升了其危害性和危险性。当前，对于家用电器等设备的电磁辐射防护要求不断提高，对于家用电器等设备进行电磁辐射防护是比较简单的，只需要在生产制作过程中喷涂吸波材料就可以起到良好的电磁辐射效果，不过需要注意的是，需要根据电器产生辐射的频段来选择吸波材料。

1．5 手机、电脑的电磁辐射防护

当今社会，在人们的生产和生活过程中，手机和电脑的应用越来越广泛，而手机和电脑的电磁辐射防护也越来越受到人们的重视。降低手机和电脑的电磁辐射，一方面要降低手机的辐射功率，另一方面要采用辐射防护措施，如生产过程中在收集外壳、电脑显示器内侧、电脑主机机箱上喷涂吸波材料，就可以有效的吸收电磁波，从而起到手机、电脑的电磁辐射防护，更好的保护人体健康。

1．6 办公、居住区的电磁辐射防护

在人们日常生活中，在办公、居室内喷涂吸波材料，也可以有效的降低电磁辐射。通过在这些区域喷涂吸波材料，可以将家用电器、办公设备等发出的电磁辐射吸收，并且隔绝外界的电磁波，营造出干净的电磁环境空间。

2 主要的电磁波吸波材料

由于吸波材料在众多领域都有广泛的应用，因此各国都非常重视吸波材料的研究，当前吸波材料主要由以下几种：

（1）碳纳米管吸波材料。碳纳米管是一种由类似石墨结构的六边形网格卷曲而成的中空的“微管”，碳纳米管的表面活性非常好，这使其具备较强的吸波能力。（2）碳纤维吸波材料。碳纤维是一种将有机纤维碳化、石墨化得到的微晶石墨材料在进行改性以后，碳纤维具有微波吸收能力。常用的碳纤维吸波材料包括异型截面碳纤维和手征碳纤维材料等。（3）碳化硅纤维吸波材料。碳化硅是一种具有良好吸波性能的材料，不过通过常规方法制备的碳化硅不能够作为吸收剂，需要在进行处理以后才能够具备良好的吸波性能。（4）等离子吸波材料。等离子吸波材料在飞机隐身领域具有重要应用，这种材料具有吸波频率宽、使用简单、价格便宜、吸收率高以及使用时间长等方面的特点，因此在隐身技术方面具有重要应用。（5）金属超细粉吸波材料。金属超细粉是一种力度在10μm以下的金属粉末，常用的金属粉末包括金属铁粉、铁合金铁粉等，其可以通过磁滞损耗、涡流损耗等来吸收电磁波，从而起到良好的吸波效果。（6）铁氧体吸波材料。这种材料是一种由铁元素和氧元素形成的具有铁磁性金属氧化物，是一种亚铁磁性材料，其亚铁磁性和介电性能使其具备良好的吸波性能，其既能产生介电损耗、还能够产生磁损耗，从而具有良好的吸波能力。

3 吸波材料的发展趋势

随着人们对电磁辐射防护的要求不断提升，以及军事领域的需求，使得人们非常重视吸波材料的研究，具有实力的国家都在进行新吸波材料的研究。随着研究的不断推进，吸波材料主要朝着以下几方面发展：

3．1 低维化

随着对材料吸波机理研究的不断深入，以及提高吸波性能，纳米微粒、纤维和薄膜等低维材料越来越受到研究人员的关注，当前研究人员对磁性纳米、颗粒膜、纳米纤维和多层膜等材料的吸波能力进行了大量的研究，这些材料不仅具有吸收频带宽、吸收能力强和兼容性好等特点，而且很轻，适用范围广，因此具有良好的发展潜力和应用前景。

3．2 复合化

随着人们对吸波材料性能的要求越来越高，单一类型的材料的吸波性能已经越来越难以满足实际需求，尤其在军事领域，对吸波材料具有非常高的要求，需要其“薄、宽、轻、强”，因此为了满足实际需求，通常会采用将各种材料进行复合的方式，提高其吸波能力和各种性能。如通过对有机/无机纳米复合技术进行调节，可以改进复合材料的吸波能力，同时降低材料的质量，更好的满足实际需求，因此复合材料将成为吸波材料发展的重要方向。

3．3 多频谱兼容化

从当前的研究情况来看，在反雷达探测隐身技术领域，主要的研究方向针对厘米波雷达，频率段的范围比较窄。具体来说，通过应用谐振型的吸波材料，一般只能够吸收一种至几种频率的雷达波，而应用介电型吸波材料与磁性吸波材料也只能够实现厘米波段的低端和高端的电磁波吸收，覆盖的频率范围窄，不能够完全满足实际需求。随着探测技术的发展，米波段雷达、毫米波段雷达和红外/紫外探测器等不断发展，并且在军事领域获得了重要应用，给隐身技术造成了非常大的挑战，因此未来隐身材料需要提高覆盖的频率，对多种波段的电磁波源探测起到良好的防护效果。

3．4 智能化

智能化技术的快速发展，使其在各个领域都获得了重要应用。智能型材料具有感知、信息处理和自动控制功能，能够根据信号来作出最佳响应功能的材料。由于其根据环境变化来对自身结果和电磁性能进行调整，从而对多个波段的电磁波起到防护作用，这为隐身材料研究提供了一个非常好的思路。不过吸波材料的智能化还面临非常大的困难，需要对信息的感知、数据处理、反馈以及材料技术进行综合性的研究，这在技术层面上的难度还是比较大的，因此还需要进行深入的研究，才能够实现具体应用。

4 结语

电磁吸波材料在军事、工业、医疗、家电等领域都有重要应用，当前在吸波材料的研究方面还存在比较多的不足，包括频带窄、效率低和密度大等，导致其应用范围受到比较大的限制，未来，电磁吸波材料将会朝着纤维化、复合化、多频谱兼容化和智能化等方向发展，提高电磁吸波材料的综合性能，提高防护效果，拓宽应用范围，在电磁防护和隐身技术等领域获得重要应用。