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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,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,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,,第三級,,第四級,,第五級,,*,,*,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,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,、
2、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介質(zhì)的電子極化、離子極化或界面極化來吸收、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磁滯損耗、疇壁共振和后效損耗等磁激化機(jī)制來吸收、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時，,量子尺寸效應(yīng),使納米粒子的電子能級發(fā)生分裂，分裂的能級間隔正處于與微波對應(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,,,
3、當(dāng)原子能級發(fā)生分裂時，最高和最低能級相對于原子能級的差值只取決于原子間的距離，與原子個數(shù)無關(guān)。,,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,,當(dāng)兩個原子趨近而形成分子時,,,孤立原子的每個能級會分裂成兩個能級,:,成鍵能級,Es,和反鍵能級,Ea,。這兩個能級相對于原子能級,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、,4,個或,N,個由遠(yuǎn)趨近而形成分子或原子集團(tuán)時，每個非簡并的原子能級將相應(yīng)的分裂成,3,個、,4,個或,N,個能級。,,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,,,這樣，原子數(shù)越多，相鄰能級間距離就非常小，
4、近乎是連續(xù)的。也就是說，原子數(shù)越多，相鄰能級間距離就越小（能級越密）。對于,1,摩爾固體來說，,N =6.02×10,23,，因而相鄰能級間的距離就非常小，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：通過分子轉(zhuǎn)動方向?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)生相對位移來實現(xiàn)的，故稱為位移極化。,,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,
5、,,(,3,),磁性納米粒子具有較高的矯頑力，可引起大的磁滯損耗。在電磁場的輻射下，材料中的原子、電子運動加劇，促使磁化，使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，從而增加了對電磁波的吸收。,,二,、納米吸波材料的吸波機(jī)理,,,,,,當(dāng)外加磁場由強(qiáng)逐步減弱至零時，鐵磁質(zhì)中的,B,不為零，而是,Br,，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度。簡稱剩磁。要消除剩磁，使鐵磁質(zhì)中的,B,,恢復(fù)為零，這時的反向磁場強(qiáng)度稱為矯頑力,Hc,。,,,當(dāng)磁場強(qiáng)度變化一個周期后，鐵磁質(zhì)的磁化曲線形成一個閉合曲線，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
6、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)、人體防護(hù)等方面良好的應(yīng)用前景，因此對于納米吸波材料的研究越來越多。,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
7、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，而采取復(fù)合方式制得的臺金粉體吸波性能優(yōu)于純的納米級金屬。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,,,,,,2、納米陶瓷吸波材料,,,納米陶瓷吸波材料主要有,SiC，Si,3,N,4,及復(fù)合物,Si,／C／N，Si／C／N／O,等，其主要成分為碳化硅、氮化硅和無定型碳，具有耐高溫、質(zhì)量輕、強(qiáng)度火、吸波性能好等優(yōu)點。尤其是,Si／C／N,吸波材料，不僅具有以上優(yōu)點，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
8、號的優(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。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
9、物復(fù)合等。,三,、納米吸波材料分類及應(yīng)用,,,,,,5、過渡金屬硫化物納米吸波材 料,,,,,過渡金屬硫化物納米吸波材料的主要是指,Cd，Mn，Ni，Cu，Zn，Ag,等過渡金屬的硫化物和復(fù)合物。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,,,,,,,,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。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,,,,,金屬納米吸波材料具有比表面積大、顆粒的表面原子相對較多的特點，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，對頻率拓寬不利。化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性也不夠好。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,,,,,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
10、等特點，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遐火溫度的依賴性很強(qiáng)。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,,,,,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,,,,,過渡金屬硫化物及其摻雜類吸波材料在紫外、近紫外、可見光、近紅外光區(qū)有吸收。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,,,,,,但這些吸波材料電存在一些普遍的問題：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，對于在不同波段都有吸收的納米材料還少有報道。,四,、納米吸波材料優(yōu)缺點,,,,,,納米吸波材料的吸波機(jī)理表明，對同種物質(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--
