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吸波材料




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    在解决高频电磁干扰技术上,完全采用屏蔽的解决方式越来越不能满足规则了。因为诸多设备中,端口的设置及通风、视窗等的需求使得实际的屏蔽方法不可能形成像法拉第电笼那样的全屏蔽电笼,端口尺寸技术是设备高频化的一大威胁。另外,困扰人们的还有另外一个技术,在设备实施了有效的屏蔽后,对外干扰技术虽然解决了,但电磁波干扰技术在屏蔽系统内部仍然存在,甚至因为屏蔽导致干扰加剧,甚至引发设备不能正常工作。这些都是屏蔽存在的技术,也正是因为这些技术的存在,吸波材料有了用武之地。

    吸波材料是指能够有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类材料,它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸收电磁波目的。不同于屏蔽解决方案,其功效性在于减少干扰电磁波的数量。既可以单独使用吸收电磁波,也可以和屏蔽体系配合,提高设备高频功效。

    目前常用的吸波材料可以对付的电磁干扰频段范围从0.72GHz到40GHz。当然应用在更高和更低频段上的吸波材料也是有的。吸波材料大体可以分成涂层型、板材型和结构型;从吸波机理上可以分成电吸收型、磁吸收型;从结构上可以分为吸收型、干涉型和谐振型等吸波结构。吸波材料的吸波效果是由介质内部各种电磁机制来决定,如电介质的德拜弛豫、共振吸收、界面弛豫磁介质畴壁的共振弛豫、电子扩散和微涡流等。

    吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类:其一,电阻型损耗,此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗,即导电率越大,载流子引起的宏观电流(包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流)越大,从而有利于电磁能转化成为热能。其二,电介质损耗,它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制,即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。电介质极化过程包括:电子云位移极化,极性介质电矩转向极化,电铁体电畴转向极化以及壁位移等。其三,磁损耗,此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗,此类损耗可以细化为:磁滞损耗,旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等,其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外,最新的纳米材料微波损耗机制是目前吸波材料分析的一大热点。

    由于篇幅所限,本文对吸波材料的损耗机制仅做了最为简约的叙述,对其详述及其结构设计及结构对吸波效能的干扰等方面将在以后的文章中做出解释。

    总之,高速趋势的新科技正引领着世界范围内的各行各类电气、电子设备向高频化、小型化方向趋势,高频电磁干扰技术必将越发突显,吸波材料必然有越来越广阔的应用空间。

 

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