吸波材料思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

性质

吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量,一般由基体材料(或粘接剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。

种类

按吸波原理

吸收型

吸波材料本身对雷达波进行吸收损耗

干涉型

利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消

按损耗机制

电损耗型

代表材料：钛酸钡等铁电陶瓷、多孔碳材料、导电高分子

原理：其机理为介质极化驰豫损耗（材料内部存在数个类似磁针的极性分子或缺陷，交变电场以每秒几十亿次频率让其调头、摩擦产生热量）

磁损耗型

代表材料：铁氧体、羰基铁粉、坡莫合金

原理：铁磁共振吸收（针对电磁波中的磁场部分，利用材料微观的磁化过程（如自然共振、畴壁共振、磁滞损耗、涡流损耗）把磁场能量转化为热能）

电阻型

代表材料：炭黑、石墨、碳纤维

原理：电磁能主要衰减在材料电阻上（焦耳热消耗电磁波）

按成型工艺和承载能力

涂覆型

将吸收剂(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂混合后,涂覆于目标表面形成吸波涂层

结构型

将吸收剂分散在层状结构材料中,或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料(如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等)为面板,蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构

按材料分类

还有等离子体，手性等等类型材料

应用现状

民用领域

特点：民用领域对吸波材料有着明确的核心需求，包括广泛的频段防护、轻量化、低成本以及易加工。这些材料主要应用于电子设备的抗干扰和电磁辐射屏蔽等场景

电子设备抗干扰

以智能手机主板为例，覆盖着薄型(厚度小于0.5毫米)的聚氨酯/石墨烯复合吸波膜，能够有效吸收2～18 GHz频段的干扰电磁波，从而使主板的电磁兼容性测试通过率从仅有70%提升至98%

Xin Y,Wang C,Jiang X,et al.Preparation and structure optimization of Polyimide/CNT composite aerogel by interfacial reaction for sound and electromagnetic shielding[J].Composite Structures,2025,371:119496

电磁辐射屏蔽

在建筑领域，可以通过在墙体中掺入秸秆碳/Fe3O4复合吸波材料来吸收室外基站产生的电磁辐射

Yang P,Zhao C,Zou L,et al.Magnetic field-assisted construction of ordered ferromagnetic nanowire fibers with enhanced microwave absorption and high stability electromagnetic interference shielding[J].Journal of Magnetism and Magnetic Materials,2025,613:172678

在交通工具方面，贴覆环氧树脂/MWCNT复合吸波板在地铁车厢内壁可以有效减少电机产生的电磁辐射

刘彪.我市 “科创引领”产业发展新航道[N].济南日报，2025-03-08(1).

军用领域

特点：军事领域需求吸波材料具有“宽频隐身、轻量化、耐极端环境、结构一体化”等特点，主要用于军用飞机、军舰和地面装备的电磁隐形

航空器隐身

无人机的机翼采用了轻量化的泡沫碳/铁氧体复合吸波材料，其面密度小于1.0千克/平方米，可以吸收5～18 GHz频段的雷达波，从而将雷达反射截面降低了90%以上

岳志豪.MoSe 基电磁波吸收材料的制备及其在泡沫混凝土基涂层中的应用[D].青岛：青岛理工大学，2025.

舰船隐身

艇的围壳采用了多孔Si3N4/CNT复合吸波材料，能有效吸收1～10 GHz频段的雷达波。这种材料的防水性能也非常出色，吸水率低于1%,可以满足水下环境的需求

Neetu K,Kumar B K.Single and double-layered Tri-band microwave absorbing materials[J].Ceramics International,2023,49(20):32458-32469.

地面装备隐身

主战坦克可以在车体表面涂覆环氧树脂/Fe3O4/陶瓷复合吸波涂层(厚度3 mm),有效吸收2～18 GHz频段的雷达波，使雷达截面积从100平方米降至1平方米以下

Hwang J,Hong S,Kwon H,et al.Analysis of radar cross section for naval vessels with metamaterials and radar absorbing materials[J].Journal of The Korean Society of Marine Environment & Safety,2015,21(6):737-743

参考来源

[赵灵智,胡社军,李伟善,等.吸波材料的吸波原理及其研究进展[J].现代防御技术,2007,(01):27-31+48.

谢鹏,方利,凌新龙.电磁吸波材料的研究现状与发展趋势[J].纺织科学与工程学报,2026,43(01):72-90.

王一帆, 朱琳, 韩露, 等. 电磁吸波材料的研究现状与发展趋势[J]. 复合材料学报, 2023, 40(1): 1-12. DOI:  10.13801/j.cnki.fhclxb.20220512.005

公式

当电磁波垂直入射时,材料界面的复反射系数：η=(Z1-Z0)/(Z1+Z0) 

推导来自麦克斯韦方程：cherry studio上有详细的推导过程，与方程式讲解（μ（磁导率）和 ε（介电常数）是材料本身固有的天然属性）

式中：ε'为介电常数的实部，表示材料电能存储能力的强弱； ε''为介电常数的虚部，表示电磁波传输过程中电能损耗能力的强弱

对于吸波材料来说，复反射系数低比较好（阻抗匹配），损耗高比较好

迄今为止,现有损耗型介质的磁导率和电导率随入射电磁波频率的改变而改变,即电磁参数的频散效应;通常很难找到一种单一的介质材料,可在宽频率范围内同时满足阻抗匹配和强吸收,因此往往进行材料的多元复合或配合结构设计,以便调节电磁参数,使之尽可能在阻抗匹配条件下,利用不同物质对不同频率电磁波的吸收而达到强吸收和宽频效应

结构与设计

微观结构

中空结构

结构与功能

常与磁性金属结合形成磁性中空材料：拥有独特的拓扑结构及优异的磁性能

运用同轴静电纺丝法制备中空锶铁氧体纳米纤维： 该材料密度比相同直径的实心纤维低48.5%左右，吸波涂层的厚度为3.4 mm时，反射损耗在11.68 GHz处达到−12.69 dB。经计算得出，该样品的反射损耗优于实心纤维，结构缩减的最大比例为14.5%。

WANG Z, ZHAO L, WANG P, et al. Low material density and high microwave-absorption performance of hollow strontium ferrite nanofibers prepared via coaxial electrospinning[J]. Journal of Alloys and Compounds,2016,687:541-547. DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.06.118

合成一种外表形似金刚石状十二面体的Co-C@C中空复合材料：该材料具有良好的阻抗匹配特性，且其内部的空腔可以通过电磁波的多次散射和折射来提高吸波性能

LI S, LIN L, YAO L, et al. MOFs-derived Co-C@C hollow composites with high-performance electromagnetic wave absorption[J]. Journal of Alloys and Compounds,2021,856:158183. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.158183

合成一种空心SiC微管：该材料可以通过控制其壁厚来优化中空SiC微管的介电性能。与其他SiC材料相比，中空SiC微管显示出更宽的电磁波吸收频带。当样品厚度为2.0 mm时，有效吸收带宽覆盖了12.9 GHz至17.9 GHz频率范围，在14.9 GHz时取得最佳反射损耗−25.7 dB

XIAO T, KUANG J, PU H, et al. Hollow SiC microtube with multiple attenuation mechanisms for broadband electromagnetic wave absorption[J]. Journal of Alloys and Compounds,2021,862:158032. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.158032

优点

比表面积大、可多重反射、散射，质量轻

可以在其内部容纳大量的不同尺寸的客体分子。当电磁波入射到材料内部时在其空腔会发生多次的反射与震荡，可以提高对电磁波的衰减能力。

多孔结构

结构与功能

由主体材料与富含空气的孔洞组成的复合材料，根据孔的尺寸一般将孔分为微米孔和纳米孔：微米孔的引入能够增加材料的孔体积，可以当作“有效介质”改善材料的阻抗匹配特性。此外，微米孔可以看作二面角，电磁波在二面角之间发生多重反射，使电磁波在材料中的传播距离增加，最终增加了电磁波的衰减。纳米孔的引入增加了材料的比表面积，其主要贡献为极化弛豫能力的增强。

设计了CoFe2O4/多孔碳纳米片复合材料：具有三维分层多孔结构

XU R, XU D, ZENG Z, et al. CoFe2O4/porous carbon nanosheet composites for broadband microwave absorption[J]. Chemical Engineering Journal,2022,427:130796. DOI: 10.1016/j.cej.2021.130796

制备了FeOx/Fe/C复合材料：该材料的分级多孔结构优化了材料的吸波性能

CHEN W, ZHAO H, XU B, et al. Rational construction and microwave absorption properties of porous FeOx/Fe/C composites[J]. Journal of Alloys and Compounds,2020,829:154519. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.154519

优点

多孔结构易于调控，在吸波材料中引入该结构以实现高的电磁波吸收性能

引入到其他介电损耗材料中以提高其吸波性能

多孔结构因其独特的电磁衰减机制得到了广泛关注

对吸波材料的轻量化有显著的影响

核壳结构

结构与功能

通过化学键或其他相互作用包覆形成的有序组装结构的复合材料，主要由核心和外壳构成。

核壳结构并不局限于传统的球状构型，还有片层状构型、纳米环状构型、方形构型等其他不规则构型

研究了一种通过水热法制备的新型核壳结构BaFe12O19@MoS2复合材料：通过改变硫脲的添加量，可以调节复合材料的介电损耗

WANG M, LIN Y, YANG H, et al. A novel plate-like BaFe12O19@MoS2 core-shell structure composite with excellent microwave absorbing properties[J]. Journal of Alloys and Compounds,2020,817:153265. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.153265

制备了具有核壳结构的液态金属和铜(LC)复合微米颗粒：这些特殊的LC复合微米颗粒表现出优异的吸波性能

WANG Y, GAO Y N, YUE T N, et al. Liquid metal coated copper micro-particles to construct core-shell structure and multiple heterojunctions for high-efficiency microwave absorption[J]. Journal of Colloid and Interface Science,2022,607:210-218. DOI: 10.1016/j.jcis.2021.08.206

优点

具有密度低、比表面积大的特点，在提高吸波材料性能方面展现了巨大的潜力

可以很好地与其他材料进行复合，并产生协同效应。因此，将微观结构设计为核壳结构是提高电磁波吸收能力的重要途径之一。

壳层材料还可以提高吸波材料的热稳定性、抗腐蚀性。通过不同功能核心与核外壳层的选择可以优化吸波材料的耐热性

宏观结构

单层结构

单层吸波材料是制备多层吸波材料的基础，只有各层吸波材料的介电常数、磁导率、厚度等参数相得益彰，多层吸波材料才能获得良好的吸波效果。

由于单层结构吸波材料存在着电磁参数可调范围小、频响特性差、吸收频带窄等问题，不能同时满足轻质宽频的要求，可采用加入碳纳米管或与其他材料复合的方法进行改善。

多层结构

多层结构吸波材料是由不同参数的单层结构叠加而成

多层结构吸波材料通过多层设计实现吸波体和自由空间的阻抗匹配以此来提高吸波能力，通过优化每层的厚度和电磁参数来改善吸波效能：一般可引入轻质的低介电材料作为匹配层，如空心微球、泡沫材料等，这可以在改善材料吸波性能的同时降低材料密度

蜂窝夹芯结构是一种特殊的多层结构，其吸波性能主要取决于蜂窝本身的规格尺寸及浸渍胶液体系：夹芯结构的引入可使入射电磁波发生多次散射，最大限度地衰减雷达波能量，获得优异的吸波效果。

SIMRUNI M, JAM S. Design of high gain, wideband microstrip resonant cavity antenna using FSS superstrate with equivalent circuit model[J]. AEUE-International Journal of Electronics and Communications,2019,112:152935. DOI: 10.1016/j.aeue.2019.152935

三维多孔结构

三维多孔结构因其独特的孔结构既可降低材料本身的密度，也可通过对孔结构的调节来提高材料的阻抗匹配特性。多孔结构对电磁波的损耗主要包括单个孔内的震荡损耗及多个孔之间的散射损耗。

常见的三维多孔基体材料有碳气凝胶、碳化硅泡沫、多孔陶瓷和聚氨酯海绵等

发展历史

较早进行吸波性能研究的气凝胶材料为二氧化硅(SiO2)气凝胶

SiO2材料的介电常数较低，是一种良好的透波材料，但本身不具备吸波性能，因此其对电磁波的吸收损耗能力不足

石墨烯

石墨烯材料在较高的温度时可能会加剧材料的团聚，导致吸波结构破坏，不利于其作为吸波/隔热一体化材料的应用

在气凝胶中加入一定量的碳化硅(SiC)所制备得到相应体系的气凝胶材料

不仅具备气凝胶本身低密度、高孔隙率和高比表面积的特性，同时获得了SiC所带来的抗氧化和耐高温等优异性能。

技术瓶颈与展望

瓶颈