54 吸波材料的电磁损耗及其制备的探讨 吸波材料的电磁损耗及其制备的探讨 周诗文，陈文钦 (海南大学儋州校区材料与化工学院，海南 儋州 571737) 摘 要：摘 要： 本文通过对吸波材的电磁损耗机理的探讨,揭示了影响材料吸波性能的主要电磁参数间的制约匹配关系, 讨论介绍了吸波材料的设计要求及制备时应注意的一个物理条件. 关键词：关键词：吸波材料；电磁损耗；制备 1 引言1 引言 材料能对所接收到的电磁波通过材料损耗、干 涉相消和扩散三种途径1来最大限度地防止电磁波的反射效应，使电磁能流最大限度在材料内部得到 吸收和衰减，引导电磁能流在空间的传输和重新分 配，这类材料称为吸波材料。设计制备吸波材料时 需要综合考虑以上三种吸波机理。本文从吸波材料 的电磁参数的调节及制备时应注意的问题谈谈吸 波材料的设计与制备。 2 吸波材料的电磁参数与吸波性能 2 吸波材料的电磁参数与吸波性能 我们知道吸波材料的基本电磁特性可用电磁损耗角正切因子tan、 复介电常数（，） 、复磁导率（，） 、电导率以及材料的特征阻抗Z等参量来表征。其中，电磁损耗因子是度 量材料吸性能的重要参数，但它与其他电磁参量是 相互影响制约的，在进行吸波材料的设计与制备时 需要综合调节吸波材料的这些电磁参数，才能使吸 波复合体系获得最佳的等效电磁参量，从而提高其 吸波效能。 2.1 吸波性能与波阻抗 吸波材料的吸波性能的高低要以材料的低反 射损耗为前提，否则无法发挥材料的电磁损耗机 制。根据传输理论可知，材料表面的波阻抗与邻近 介质的波阻抗的接近程度不同，其反射系数和传输 系就不同，因而反射损耗与吸收损耗就不同。当波 阻抗相等时，电磁波能够从一介质毫无反射地全部 进入另一介质。此时，材料对电磁波的反射损耗为 0，电磁能流全部进入材料内部，为材料对电磁能 流的最大吸收与衰减提供了实现的基础。从理论上 来讲，制备吸波材料时,应尽量使吸波材料表面的输入特征阻抗与电磁波在自由空间的波阻抗相匹 配。即应力求使吸波材料的表层介电常数和磁导率 在整个频率范围内与空气的都相等，使材料表层介 质的特性尽量接近于空气的性质。 2.2 吸波性能与损耗因子 材料的损耗角正切tan表征着材料的吸波衰 减能力，即电磁损耗性能，电磁损耗角正切越大， 材料的吸波性能就越好。制备复合吸波材料时，可 从调节复合体系的电磁参数方面,来提高材料的等 效电磁损耗角因子。 对复合材料的等效电磁参数的表征，可运用混 合定律将吸波材料的有效电磁参数与材料的组成 联系起来。对于多数磁介质和电介质（物理均匀混 合）组成的多组分复合材料的电磁损耗角正切因子 的混合定律可表为2： 1tantanneffii i = （1） 其中，第i组元的损耗因子为tani，对应的体积分数为?i。上式表明，复合材料等效电磁参数 是可以调整的。在吸波材料的实践设计中，可以根 据特定的要求来选择复合材料各组元的电磁参数， 调整其配比，得到所要求的复合特征参数，从而达 到优化的目的。 一方面（1）式表明，当组成复合体系的各组 元的体积分数确定时，所选各组元的电磁损耗因子 越大，则复合体系的等效电磁损耗因子也越大。由 于各组元的电磁损耗角因子的大小又是由介电常2008年 第3期 2008年3月化学工程与装备 Chemical Engineering (c)Curve of energy as function of Lattice constants for TiN bulk. 3.3 讨论 3.3 讨论 本文基于广义梯度近似下的密度泛函理论，通 过单原子吸附能的计算，研究了 Si 在 TiN（001） 表面的吸附问题。 先后计算了Si在Ti-TOP、 BRIDGE、 HOLLOW、N-TOP 四个吸附位置的吸附能，吸附能的强弱依次为：HOLLOW、Ti-TOP、N-TOP、BRIDGE。 表 1 不同吸附位置的吸附特性 Table 1 Adsorption energy in work function for different adsorption sites. Site Ead（ev） Site Ead（ev） Ti-TOP 3.09 BRIDGE 2.03 HOLLOW 6.91 N-TOP 2.55 参考文献 参考文献 1 Veprek S,Reiprich S,shizhi L.Appl Phys Lett,1995;66;2640 2 Veprek S,Argon A S.Argon Surf Coat Technol,2001;146-147;175 3 王建敏.Cu(111)表面能及功函数的第一性原理计算J.江西科学,2006；0001（01） ：03 4 吴广新.H 在 Mg(0001)表面吸附的第一性原理研究J.中国有色金属学报，2007： 5 李登峰. Ni(100)表面吸附Sn的第一性原理研究J.电子科技大学报 6 刘亚明.低指数面氢吸附稳定性第一性原理研究J.河南师范大学学报（自然科学版） ，2006；0051（03） ：04 （上接第55页） 参考文献 参考文献 1 郑长进,等.吸波材料的设计和应用前景.宇航材料工艺J.2004(5):1-5 2 刘顺华,刘军民,董星龙.电磁波屏蔽及吸波材料M.北京：化学工业出版社,2007:137 3 段玉平.炭黑 A/BS 高密度复合体的电性能与电磁特性功能材料，2006；37(l):36-39 3 步文博,徐洁等.吸波材料的基础研究及微波损耗机理的探讨J.2001；15( 5):14-17