近年来,电磁波吸收材料在军事和民用上均有重要应用,其中纳米电磁波隐身材料占有重要的地位.纳米粒子对电磁波具有隐身作用的主要原因有2点:一是由于纳米微粒尺寸远小于电磁波波长,因此纳米微粒材料对这种波的透过率要比常规材料强得多,这将大大减少波的反射率;二是纳米微粒的比表面积比常规粗粉大3~4个数量级,从而它对电磁波的吸收率也要比常规材料大得多.这样,雷达接收到的反射信号强度就大大降低,很难发现这种具有隐身作用的被探测目标纳米材料吸波机制可归纳为以下几种:自由电子吸收.众所周知,材料的电磁波谱有连续谱和特征谱2大类.如果吸波机制涉及了一些量子化的原子或分子轨道跃迁,则得到的吸收谱必然具有特征谱的特性,其波段难于展宽;反之,如果利用电磁波激励自由电子以形成微涡流,则能造成理想的宽波段和高效率的微波吸收机制.
量子渗透效应.自由电子所造成的材料对于电磁波的强烈反射,有可能阻碍自由电子吸波机制的正常发挥,从而使微波无法进入材料.然而,当电子云足够稀薄时,电磁波的光子能借助隧道效应穿过电子云,这就是量子渗透效应.所以,只要将自由电子材料低维化,就可利用量子渗透效应,减小反射率,实现自由电子吸波机制.多层膜吸波.单层的导电介质膜只有当其厚度小到纳米量级时,才能有很低的反射率.但是,这样的厚度难以造成很大的功率损耗.要得到高的微波吸收率,就必须采用夹有绝缘介质的多层导电介质膜,导电膜的厚度则应当足够小,从而使波长Z短的电磁波也找得到符合要求的电磁波反射率.理论分析表明,当导电介质膜的反射率足够低,吸收率足够高,且其层数足够多时,这种多层复合膜能够成为具有给定吸收率的微波强吸收体.宽频段吸波.
当材料的磁导率和电导率与电磁波频率无关时,随着频率的减小,膜层的反射率将下降.这就是说,当某一频率的反射率符合要求时,此频率以下的各频段电磁波的反射率全都会符合要求,从而保证了宽频段吸收的可能性目前,隐身材料虽在很多方面都有广阔的应用前景,但能真正发挥其作用的大多是在航空航天或与军事有密切关系之处.有几种纳米微粒很可能在隐身材料上发挥作用,如纳米氧化铝、氧化铁、氧化硅和氧化钛的复合粉体与高分子纤维的复合体,它们对电磁波有很强的吸收性能,因而屏蔽作用很强;纳米磁性材料,特别是类似铁氧体的纳米磁性材料放入涂料中,可使之具有优良的吸波特性,加之其质量轻,所以优越性明显;纳米级的硼化物、碳化物,包括纳米纤维及纳米碳管也将大有作为在电磁波防护领域,较常用的手段是电磁屏蔽防护.为克服电磁屏蔽所带来的电磁波高反射这一弊端,对某些屏蔽材料的性能要求已由过去的高反射调整为高吸收低反射.因此,对电磁波吸收材料的研究显得尤为重要电磁波吸收混凝土的研究起始于高大建筑物对电波的影响,如高大建筑物的反射作用引起电首先应使进入材料内部的电磁波能迅速地被材料吸收、衰减掉,即材料应具有衰减特性;其次,还应使入射电磁波能Z大限度地进入材料内部而不在其前表面上反射,即材料应具有匹配特性.要解决材料的衰减特性,就应使材料具有很高的电磁损耗,也就是有足够大的介电常数虚部或足够大的磁导率虚部.
这一问题可以通过在混凝土基材中掺加电磁波吸收剂以制成复合材料来解决.电磁波吸收剂可分为要解决材料的匹配特性可以采用下列方法:根据电磁波传输网络的多节以及渐变阻抗变换器工作原理,将电磁波吸收剂分散在混凝土材料中;分别制备片状的含不同吸收剂的混凝土材料,并按不同的方式将其组合成复合体材料;制成含有不同浓度吸收剂的梯度混凝土吸波材料用强度高的混凝土材料作面板,其心层中可填充轻质吸波材料或在其表面上涂敷吸波材料.采用这些结构,可以提高材料的吸收效果并使其具有较高的刚性此外,在制备混凝土吸波材料时还应注意电磁波在材料表面的回波状况.各种材料反射电磁波的能力不尽相同,而当表面材料的种类相同时,表面的粗糙程度也会影响回波段的强弱.对电磁波而言,表面粗糙程度的划分取决于电磁波的波长.当表面的平整度小于电磁波波长的1/8时,可看作平滑面,它对入射电磁波产生镜面反射;当表面的平整度在电磁波波长的1/8以上时,只能看作粗糙面,它对入射的电磁波产生漫反射.另外,表面受波的方向即电磁波入射角的大小也影响回波的强弱,当表面材料的种类及表面的粗糙程度都相同时,电磁波入射角越大,回波越弱;入射角越
