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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,張晟頡,第六講 納米吸波材料,納米吸波材料,納米吸波材料吸波機(jī)理,納米吸波材料分類及應(yīng)用,納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),主要內(nèi)容,一,、納米吸波材料,吸波材料,是指能吸收投射到它表面的電磁波能量，并通過(guò)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,、納米吸波材料,吸波材料一般由,基體材料,(,或粘接劑,),與,吸收介質(zhì),(,吸收劑,),復(fù)合而成。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,吸波材料一般分為電損耗型和磁損耗型兩
2、類。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,電損耗型吸波材料主要通過(guò)介質(zhì)的電子極化、離子極化或界面極化來(lái)吸收、衰減電磁波。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,磁損耗型吸波材料主要通過(guò)磁滯損耗、疇壁共振和后效損耗等磁激化機(jī)制來(lái)吸收、衰減電磁波。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,(1),當(dāng)材料粒子尺寸在納米量子級(jí)時(shí)，,量子尺寸效應(yīng),使納米粒子的電子能級(jí)發(fā)生分裂，分裂的能級(jí)間隔正處于與微波對(duì)應(yīng)的能量范圍,(10,-5,-,10,-2,eV,),內(nèi)，從而導(dǎo)致,新的吸波效應(yīng)。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,當(dāng)原子能級(jí)發(fā)生分裂時(shí)，最高和最低能級(jí)相對(duì)于原子能級(jí)的差值只取決于原子間的距離，與原子個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)。,二,、納米吸波材
3、料的吸波機(jī)理,當(dāng)兩個(gè)原子趨近而形成分子時(shí),孤立原子的每個(gè)能級(jí)會(huì)分裂成兩個(gè)能級(jí),:,成鍵能級(jí),Es,和反鍵能級(jí),Ea,。這兩個(gè)能級(jí)相對(duì)于原子能級(jí),Eo,的差值,(,Eo,-,Es,),和,(,Ea,-,Eo,),取決于二原子間的距離。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,當(dāng),3,個(gè)、,4,個(gè)或,N,個(gè)由遠(yuǎn)趨近而形成分子或原子集團(tuán)時(shí)，每個(gè)非簡(jiǎn)并的原子能級(jí)將相應(yīng)的分裂成,3,個(gè)、,4,個(gè)或,N,個(gè)能級(jí)。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,這樣，原子數(shù)越多，相鄰能級(jí)間距離就非常小，近乎是連續(xù)的。也就是說(shuō)，原子數(shù)越多，相鄰能級(jí)間距離就越小（能級(jí)越密）。對(duì)于,1,摩爾固體來(lái)說(shuō)，,N =6.0210,23,，因而相鄰
4、能級(jí)間的距離就非常小，近乎是連續(xù)的。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,(2),由于納米顆粒,尺寸,小，,比表面積,大，,表面原子,比例高，,懸掛鍵,增多，從而,界面極化,和,多重散射,成為重要的吸波機(jī)制。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,極化通常有兩類：,取向極化：通過(guò)分子轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)的極化，稱為取向極化。,位移極化：由于分子正負(fù)電荷中心發(fā)生相對(duì)位移來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故稱為位移極化。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,(,3,),磁性納米粒子具有較高的矯頑力，可引起大的磁滯損耗。在電磁場(chǎng)的輻射下，材料中的原子、電子運(yùn)動(dòng)加劇，促使磁化，使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，從而增加了對(duì)電磁波的吸收。
5、,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,當(dāng)外加磁場(chǎng)由強(qiáng)逐步減弱至零時(shí)，鐵磁質(zhì)中的,B,不為零，而是,Br,，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度。簡(jiǎn)稱剩磁。要消除剩磁，使鐵磁質(zhì)中的,B,恢復(fù)為零，這時(shí)的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑力,Hc,。,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化一個(gè)周期后，鐵磁質(zhì)的磁化曲線形成一個(gè)閉合曲線，稱為磁滯回線。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,而磁滯損耗的大小與該磁滯回線所圍成的面積大小成正比。,因此，磁滯回線的面積越大，磁滯損耗也越大。,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,納米材料具有較大的矯頑力，有較大的磁滯損耗面積，這又構(gòu)成納米納米吸波材料新的吸波機(jī)理。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,由于納米吸波材料在軍事、環(huán)境保護(hù)、人體
6、防護(hù)等方面良好的應(yīng)用前景，因此對(duì)于納米吸波材料的研究越來(lái)越多。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,目前研究的主要方面有：納米金屬與合金吸波材料、納米陶瓷吸波材料、納米氧化物吸波材料、納米復(fù)合吸波材料、過(guò)渡金屬硫化物納米吸波材料等。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,1,、納米金屬與合金吸波材料,納米金屬吸波材料是以,Fe,，,Co,，,Ni,等金屬及其合金制成粉體，與介質(zhì)型納米粉體或粘接劑復(fù)合制成薄膜。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,單一的納米金屬粉的吸渡性能仍存在頻帶窄、吸收效果差的缺點(diǎn)，而采取復(fù)合方式制得的臺(tái)金粉體吸波性能優(yōu)于純的納米級(jí)金屬。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,2、納米陶瓷吸波材料,納
7、米陶瓷吸波材料主要有,SiC，Si,3,N,4,及復(fù)合物,Si,CN，SiCNO,等，其主要成分為碳化硅、氮化硅和無(wú)定型碳，具有耐高溫、質(zhì)量輕、強(qiáng)度火、吸波性能好等優(yōu)點(diǎn)。尤其是,SiCN,吸波材料，不僅具有以上優(yōu)點(diǎn)，而且還具有使用溫度范圍寬(從室溫到,1 000 ,均可使用)、用量小、介電性能可調(diào)、可以有效減弱紅外輻射信號(hào)的優(yōu)良特性。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,3、納米氧化物吸波材料,納米氧化物吸波材料主要有,Fe，Mo，Ti，W，Ni，Sn,等的氧化物和復(fù)合氧化物，如,Fe,2,O,3,，F(xiàn)e,3,O,4,，TiO,2,，LaFeO,3,，SnO,2,等納米粉體。它們不僅吸波性能良好，還
8、兼有抑制紅外輻射的功能。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,4,、納米復(fù)合吸波材料,單一的吸波材料難以達(dá)到多波段、寬頻帶的吸收效果，而拓寬頻帶、增加頻段的酋選方法就是復(fù)合。因此納米復(fù)合吸波材料是納米吸波材料的研究重點(diǎn)。復(fù)合方法的種類一般有納米金屬膜絕緣介質(zhì)復(fù)合，納米金屬、納米鐵氧體與聚合物復(fù)合等。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,5、過(guò)渡金屬硫化物納米吸波材 料,過(guò)渡金屬硫化物納米吸波材料的主要是指,Cd，Mn，Ni，Cu，Zn，Ag,等過(guò)渡金屬的硫化物和復(fù)合物。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),不同種類的納米吸波材料，在物理、化學(xué)方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),金屬納米吸波材料具有比表面積大
9、、顆粒的表面原子相對(duì)較多的特點(diǎn)，但是，這種材料的磁損耗不夠大，磁導(dǎo)率隨頻率的升高而降低比較緩慢，對(duì)頻率拓寬不利?；瘜W(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性也不夠好。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),納米陶瓷吸波材料具有耐高溫、質(zhì)量輕、強(qiáng)度火和吸波性能好等特點(diǎn)，但是其制備工藝尚需進(jìn)一步改善，而且這種材料的紅外吸收對(duì)遐火溫度的依賴性很強(qiáng)。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),納米氧化物吸波材料具有良好的吸波性能及抑制紅外輻射的功能。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),過(guò)渡金屬硫化物及其摻雜類吸波材料在紫外、近紫外、可見(jiàn)光、近紅外光區(qū)有吸收。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),但這些吸波材料電存在一些普遍的問(wèn)題：如在制備中存在一定的團(tuán)聚現(xiàn)象，研究多局限在納米粉體上。而且它們的吸波性能往往只是集中在一定的波段，對(duì)于在不同波段都有吸收的納米材料還少有報(bào)道。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點(diǎn),納米吸波材料的吸波機(jī)理表明，對(duì)同種物質(zhì)而言，納米材料的吸波性能優(yōu)于常規(guī)材料，且納米顆粒的大小直接影響著物質(zhì)的吸波性能。社會(huì)發(fā)展的需要決定了納米吸波材料的性能目標(biāo)是：頻段多、頻帶寬、質(zhì)量輕、耐高溫、韌性好。,謝謝大家,
張晟頡-納米吸波材料--
