铁氧体吸波材料研究进展

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1、铁氧体吸波材料的研究进展物理科学与技术学院凝聚态物理罗衡102211013摘要：铁氧体吸波材料是既具有磁吸收的磁介质又具有电吸收的电介质，是性能极佳的一类吸波材料。本文对铁氧体吸波材料的工作原理、研究进展作了系统的介绍，并指出了铁氧体吸波材料的发展趋势。关键词：铁氧体吸波材料研究进展0引言近年来，随着电磁技术的快速发展，电磁波辐射也越来越多的充斥于我们的生活空间，电磁波辐射己成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的乂一大公害。如电磁波辐射产生的电磁丁扰(EMI)不仅会影响各种电子设备的正常运行，而且对身体健康也有危害。在军

2、事高科技领域，随着世界各国防御休系的探测、跟踪、攻击能力越来越强，陆，海、空各军兵种军事目标的生存力,突防能力FI益受到严重威胁；作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段之一的隐身技术，正逐渐成为集陆、海、空、天、电、磁五位一体之立休化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段。目前一般采用的手段是利用电磁屏蔽材料的技术，来进行抗电磁干扰和电磁兼容设计，但是屏蔽材料对电磁波有反射作用，可能造成二次电磁辐射污染和干扰，所以最好的解决办法是采用吸波材料技术，因为吸波材料可以将投射到它表面的电磁波能量吸收，并使电磁波能量转化为热

3、能或其他形式的能量消耗而不反射冋。用于隐身技术的雷达吸波材料已达十儿种之多，与透波材料相比，吸波材料研究得更为成熟，其中应用较广的儿类吸波材料有铁氧体、金属微粉、纳米吸波材料、导电高聚物和铁电吸波材料等。在众多吸波材料中，磁性吸波材料具有明显优势，而且将是主要的研究对象。磁性吸波材料主要包插铁氧体、超细金属粉、多晶铁纤维等儿类。其屮金属吸收剂具有使用温度高、饱和磁化强度和磁损耗能力大等特点，但也存在一些口身的缺点「如频率展宽有一定难度，这主要是由于其磁损耗不够大，磁导率随频率的升高而降低比较慢的缘故；化学稳定性差；耐腐蚀性能不如铁氧体

4、等⑷；而对于铁氧体来说，除了具有吸收强、吸收频带宽、成本低廉、制备工艺简单等优点外，还因为具有较好的频率特性(其相对磁导率较大，而相对介电常较小)，更适合制作匹配层，相对于高介电常数高磁导率的金属粉，在低频率拓宽频带方面，更具有良好的应用前景W本文针对铁氧体吸波材料的工作原理、研究进展作系统的介绍，并指出了铁氧体吸波材料的发展趋势。1铁氧体吸波材料的工作原理铁氧体吸波材料既是具有磁吸收的磁介质乂是具有电吸收的电介质，是性能极佳的一类吸波材料。在低频段，主要来源于磁滞效应、涡流效应及磁后效的损耗造成铁氧体对电磁波的损耗；在高频段，铁氧体

5、对电磁波的损耗则主要来源于自然共振损耗、畴壁共振损耗及介电损耗［9-I01o1」电损耗机制介电损耗是微波铁氧体中电损耗的主要原因，电荷不能像导体那样通过处于电场中的电介质，但在电场作用下电荷质点会发生相互位移，使得正负电荷中心分离，形成许多电偶极子，此过程即为极化。在发生极化的过程中，以热的形式损耗掉的部分电荷即产生电损耗。一般认为多晶电磁介质的极化主要来源于电子极化、离子极化、固有电偶极子取向极化和界面极化四种机制［H-12］o晶格空位、介电体的不均匀性以及高导电性（如O屉2+）的存在是固有电偶取向极化引起介电损耗的主要原因；由界面

6、极化引起介电损耗的主要原因是高电导率的零相弥散分布［⑶。铁氧休的介电损耗基本上是由于两种价态铁的存在（即屉龌和2）所造成的电子过剩，则电子会从一种铁离子跑到另一种铁离子上去，在此过程中会造成一些传导和介电损耗。1.2磁损耗机制磁损耗即为磁性材料在交变磁场中产生的能量损耗，主要由磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗引起。1.2.1磁滞损耗磁滞损耗是指在不可逆跃变的动态磁化过程中，克服各种阻尼作用而损耗了外磁场供给的一部分能量。磁滞回线的面积在数值上等于每磁化一周的磁滞损耗的数值，B

7、J：『巴=§HdB降低磁滞损耗的方法是减小铁磁材料的矫顽力比,

8、矫顽力比降低使磁滞回线变窄，它所谓的面积减小，从而降低磁滞损耗。1.2.2涡流损耗将导体放置于变化的磁场时•，在导体内部会产生感应电流即涡流，涡流不能像导线中的电流那样输送岀去，而是使磁芯发热造成能量损耗，即涡流损耗。若材料的厚度为〃，电阻率为"，引入常数则一个周期内材料的涡流损耗也可表不：We=afd2B；n/p可以看出，涡流损耗必与交变磁场频率/成止比，与厚度〃的平方成正比,与电阻率。成反比。由于W型六角晶系铁氧体材料具有很高的电阻率，

9、大

10、此其涡流损耗系数很小，此外，频率对铁氧体涡流损耗的影响也不大。3、剩余损耗剩余损耗是指除了

11、涡流损耗和磁滞损耗以外的其它所有损耗,来自磁化地豫过程。不同材料在不同的频率范围，剩余损耗的机理不同由于其磁化弛豫过程的机理不同。在低频弱场中，剩余损耗主要是磁后效损耗。在高频情况卜：尺寸共振损耗、畴壁共振损耗和自然共振