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。
应用现状
民用领域
特点:<font color="#ed77b6">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</font>
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:<font color="#ed77b6">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</font>
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.<br>
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.<br>
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;<br>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
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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
技术瓶颈与展望
瓶颈
国内外在吸波材料的研制方面还存在频带窄、密度大、性能低等缺点,应用范围受到一定限制
在制备方面,当前电磁吸波材料存在组分分散不均、传统低维碳材料的制备成本居高不下、工艺兼容性差等瓶颈
在应用方面,需要发展更多具有多功能集成的材料,吸波材料长时间使用容易受环境影响而失效,电磁吸波材料的性能测试缺乏统一标准等
展望
未来材料将朝着“多功能化、智能化、极端环境适应、绿色化”的方向发展,同时制备工艺将朝着“精准化、规模化、低成本”的方向演进
吸波材料实现规模化应用,关键在于绿色化和降低成本。这需要从原料获取、制备工艺和回收利用等方面入手,来减少对环境的影响并降低生产成本,更好地推动吸波材料在各领域的广泛应用
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