吸波材料、微波暗室的案例
基于COMSOL 關于電波暗室錐形吸波器的模擬仿真 ￥500
<p>本案例采用有限元分析軟件COMSOL Multiphysic創建了一種用于電波暗室中電磁波測量的錐形吸波體結構，并對吸波體結構的材料種類和性能進行了分析，重點分析了不同錐體入射角、不同頻率以及不同材質對吸波性能的影響。幾何模型如圖1所示。仿真結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/297d1485d161434988c2f00b13ae5d54.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/12ca9b9bb46444108b09ac5573ab7f7c.png" title="m2.png" alt="m2.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/12ca9b9bb46444108b09ac5573ab7f7c.png?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/12ca9b9bb46444108b09ac5573ab7f7c.png?
展開 導熱吸波材料研究進展
碳納米管與 NiO 兩相協同作用可以明顯改善阻抗匹配并帶來優異的微波吸收性能，另外 NiO薄層作為碳納米管與天然橡膠之間的緩沖層，改變了碳納米管與橡膠之間的界面相互作用，使聲子或電子更容易轉移，為熱傳導提供了快速路徑，使得所制備的復合材料具有更小的界面熱阻，顯著提高了熱導率。通過改變原子沉積 NiO 薄層的循環次數，可以有效控制 NiO 的厚度，達到對性能的調控。當 NiO 薄層循環 100 次時，所制備的復合材料（CNT@NiO 與天然橡膠混合質量比為（1:9）在 17.5 GHz 處具有-43.6 dB 反射損耗值兼具 1.05 W/(m·K)的導熱性能。
圖9 碳納米管表面原子層沉積氧化鎳生長過程示意。
進一步地，在采用核殼雙功能填料的同時，采用顆粒復配原則以獲得性能更好地導熱吸波復合材料。例如 Choi 等采用了一種簡單高效的干法工藝，制備了 Al2O3/Fe-12.5%Cr 以及 Al2O3/Fe-6.5%Si 的核殼復合材料，通過不同大小顆粒尺寸的復配原則進行最密堆積填充，所制備的導熱吸波貼片材料獲得了 5.1 W/(m·K)的高導熱性，并且在低頻 1GHz 處具有-4 dB 的良好吸波性能。
雖然單一雙功能粉體即可兼具導熱與吸波雙功能，但目前所制備的粉體的性能普遍不高，導熱與吸波性能依舊存在著相互制約。優異的導熱吸波復合材料需要材料內的吸波成分充分分散、隔離以提高吸波效果，材料內部的導熱成分高連續、低缺陷形成熱通路網鏈結構，急需研發新型結構的導熱吸波復合材料。
展開 直播推薦 |如何應用HyperStudy+Feko進行吸波材料/透波材料的快速優化
課程內容：
1、 常用的工程優化技術背景
2、 為什么采用HyperStudy來進行電磁場的優化
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培訓時間：
2020年11月26日（周四） 19::30~ 21:30
主講講師：
焦金龍
目前就職與Altair公司，高頻電磁團隊高級技術經理，具有8年以上天線設計經驗； 13年以上電磁仿真的工程應用經驗； 豐富的系統級電磁兼容仿真與工程經驗； 專業與研究方向：電磁兼容、天線設計、天線罩及多物理場、計算電磁學與電波傳播等。
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展開 國內新型碳基吸波材料新進展
ERG / Si3N4復合吸收劑吸收機制
2.碳納米管基復合吸波材料
碳納米管是由碳原子的六角點陣二維石墨片繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成的無縫管狀結構，具有較大的比表面積、低比重、小直徑、高縱橫比、高電導率、高機械強度的一維介電損耗材料，碳納米管的吸波機理主要是其作為偶極子在電磁場作用下會產生耗散電流，在周圍的基體作用下，耗散電流被衰減，使得電磁波能量轉化成熱能耗散掉。因此它在吸波材料中的應用具有很大的前景。碳納米管特殊的表面效應利于改性和負載磁性金屬粒子，可以調節其阻抗匹配和分散性能。
Lei Wang等[3]通過簡單的水熱法成功合成了包裹多壁碳納米管的空心立方體ZnSnO3復合材料（ZSO @ CNTs）（如圖3）。作者研究了不同的反應溫度下ZSO @ CNT復合材料的復介電常數特性以優化復合材料形貌來增強微波吸收性能。研究結果表明，ZSO @ CNT-130°C復合材料在13.5 GHz時，最大反射損耗可達-52.1 dB，并在厚度僅為1.6mm時，吸收帶寬可達3.9GHz。從1至5 mm調整模擬厚度，ZSO @ CNT復合材料的有效吸收帶寬（RL <-10 dB）可達到14.16 GHz（2-18 GHz的88.8％）。研究發現，優異的微波吸收性能歸因于極化，傳導損耗和特殊空心籠結構之間的協同效應。本文提出的特殊可控結構為實現高性能微波吸收劑提供有效途徑。
圖3. ZSO @ CNTs復合材料微波損耗機制
3.多孔碳基復合吸波材料
納米多孔碳材料因其豐富的空隙、大比表面積及易于設計等特點在工業上展現出巨大的應用潛力,而通過調控其組成結構以獲得更優的性能并實現制備成本的控制一直是研究的重點。
展開 
吸波材料仿真分析（基于CST軟件）
本文設計了一型吸波劑和基體配比固定、具有三層方陣結構的吸波超材料，通過反演各層方陣單元的等效電磁參數，提出了其多層等效模型；進一步分析了該吸波超材料對目標RCS 的衰減作用。結果表明：逐層增加 MZ 材料的體積占比可使等效重量僅與單層 2.4mm 厚 MZ 材料相當的三層方陣結構呈現良好的阻抗漸變特性，對 4.43～18.00GHz 頻段電磁波的反射率低于-10dB；提出的多層等效模型忽略了邊緣效應及層間耦合作用，具有一定局限性；通過前置設計的三層方陣結構可明顯縮減金屬平板的回波散射強度、呈現良好雷達隱身性能。 本文涉及的知識點包括吸波材料的吸波性能優化設計，等效電磁參數提取，基于傳輸線理論的多層吸波材料反射率計算，RCS仿真分析等內容。
展開 河北工大《Carbon》：新型輕質復合材料的可控合成及吸波性能！
因此，開發一種理想的微波吸收材料成為了科研領域中的一項熱點問題。為了解決電磁輻射和電磁干擾，許多研究人員進行了各種嘗試。一般來說，最常見的微波吸收材料主要由介電損耗材料和磁損耗材料兩部分組成。一種常見的合成方法是將輕質碳基材料（石墨烯、碳納米管和碳纖維）與金屬磁性材料（鐵和鐵氧體）結合，通過調整復介電常數和復磁導率來提高微波吸收性能。
雖然石墨烯復合吸波材料的研究給我們帶來了一定的成功，但是依然存在一些問題。石墨烯是一種零帶隙的半導體，并且本身不具有優異的微波吸收能力。同時石墨烯的介電常數大，當電磁波接觸其表面時，很容易引起強反射。這種強反射勢必會影響復合材料的吸波性能，于是我們創新性的使用石墨烯量子點（GQDs）來代替石墨烯。與此同時，氮化硼納米片（BNNs）對電磁波的反射能力較弱，同時具有熔點高、導熱系數高、化學性質穩定、耐腐蝕等優良特性，且在電磁波吸收領域已有一些研究。將GQDs與超薄BNNs相結合，得到了輕質GQDs/BNNs復合材料，其阻抗匹配率和穩定性均得到增強。
近日，來自河北工業大學的胡琦等人根據GQDs和BNNs各自的性能特點，采用一步水熱法設計并制備了不同負載量的GQDs/BNNs復合材料。研究了樣品中GQDs濃度對復介電常數和復磁導率的影響并測試了GQDs/BNNs的反射損耗（
R
L
）、衰減常數（
α
）、阻抗匹配率（
Z
in
）等參數，比較了GQDs中自由載流子濃度與微波吸收性能之間的關系。根據實測數據，GQDs濃度的增加有利于材料微波吸收強度的提高。S9的
R
L
值達到了-59.9 dB且吸收頻率范圍也達到了2.1~18 GHz。當吸收頻率進一步增加到19~27 GHz和28~40 GHz時，S9的RL也小于-10 dB。
展開 西安工業大學《Carbon》：新型納米復合材料，優異的吸波性能！
通常，理想微波吸收(MA)材料的主要指標應該是高反射損耗(RL)、寬有效吸收帶寬(EAB)、低填料負載和薄匹配厚度。雖然在制造新型毫安時材料方面取得了顯著進展，如石墨烯、碳納米管、鐵氧體等。合成過程的復雜性、阻抗不匹配和這些材料的低衰減能力仍然使得新吸收材料的開發面臨許多挑戰。在這方面，考慮到磁性碳成分之間優異的介電-磁互補性，將磁性成分結合到介電材料中已被證明是優化吸收器的衰減能力和阻抗匹配的有效方法。
除了多組分策略之外，結構設計也是獲得吸波材料優異性能的一個有意義的途徑。一方面，界面空位不僅可以調節過高的復介電常數，還可以作為極化中心。邊緣豐富的不飽和配位可以顯著增強介電損耗所需的極化。另一方面，得益于包括多孔材料、中空材料和層狀材料在內的獨特結構的組合，電磁輻射的傳播路徑由于多次反射而延伸，這進一步提高了EMW吸收體的吸收能力。
開發具有高反射損耗、寬有效吸收帶寬(EAB)、低填充量和薄匹配厚度的先進電磁波(EMW)材料被認為是解決EMW污染的有效策略。然而，設計合理的結構和適當的成分以滿足先進吸波材料的要求仍然是一個巨大的挑戰。西安工業大學Xiaochuang Di等研究人員設計并合成了一種由氮摻雜的生物質衍生碳和鎳/碳納米球組成的納米復合材料。
結果表明，連續導電網絡不僅可以提高導電損耗，而且為EMW的反射和散射提供了前景。此外，花瓣狀magneticporous carbon （MPC）@鎳/碳納米復合材料具有大量缺陷和異質界面，可實現多極化。同時，在碳材料上分散性好的超小鎳納米粒子和鎳/碳納米球有利于介質-磁性結合，實現阻抗匹配。因此，優化的MPC @鎳/碳納米復合材料表現出非凡的微波吸收性能。
展開 【科普系列】電磁波的“克星”—介電損耗型吸波材料
因此, 電磁波吸收材料未來的發展方向將會以結構型復材、介電損耗型機理為主, 碳基和陶瓷基復合材料仍會是強有力的候選者。伴隨著人們對健康和生活環境的日益關注, 或許未來的吸波劑會更傾向于和柔性材料進行復合,設計成可穿戴的微波吸收布料也不無可能。
原文出處：
介電損耗型微波吸收材料的研究進展
李天天，夏 龍，黃小蕭，鐘博，王春雨，張濤
2021, 49 (6):1-13.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000275
【科普系列】仿生結構設計在吸波材料中的應用
【科普系列】氧化鋁基吸波材料研究進展
【科普系列】碳基/羰基鐵復合吸波材料的研究進展
展開 遠程微波等離子體材料處理裝置
應用：
高聚物材料表面清洗與改性
產品特性：
本品采用遠程微波等離子體（Remote Microwave Plasma），等離子體產生效率高，樣品處理均勻；
真空系統采用2XZ-2型旋片真空泵，極限真空6×10－2帕；
2～4路氣體輸入，1路或2路進入微波等離子體源處形成遠程等離子體進入反應室，另外的氣路由反應室內頂部（樣品臺上方）呈環形均流輸入；可用氮氣、氧氣、氦氣和大氣等常用氣體；流量控制可用玻璃轉子流量計或者MFC；
日本教授開發纖維增強復合材料微波分離回收工藝
根據日本產經新聞社6月19日報道，日本崇城大學工學部碳納米學科副教授池永和敏領導的團隊開發出一種纖維增強復合材料微波分解技術。該技術利用微波對纖維和樹脂進行分離，為FRP廢棄物的回收再利用打開了全新的思路。自2016年日本熊本地震過后，受災地區有大量FRP制品遭到破壞，該技術的開發有望給予這些制品新的生命。
纖維增強復合材料是將玻璃纖維等纖維材料與樹脂結合固化后形成的輕質高強新材料，便于設計加工，用途廣泛，目前在小型船舶、汽車、軌道車輛、浴缸、凈化槽、安全帽等產品上有所應用。
有關FRP材料的分解、回收和再生一直是研究人員關注的課題。人們嘗試用化學藥劑對其進行分解，但僅局限于聚丙烯、聚乙烯等熱塑性材料。對于應用范圍更廣的熱固性復合材料卻沒有形成一套完備的回收再生技術，因此只能以破壞填埋的方式進行處理。
池永和敏教授常年來專注于高分子化學領域塑料回收技術的研發工作，擁有微波加熱分解PET材料的專利技術。他表示FRP和PET材料在化學構造上多有相似之處，因此亦可通過微波加熱的方式，破壞纖維與樹脂之間通過固化形成的分子聯結，獲得分離之后的纖維和液態樹脂。隨后，通過加入特殊的醇類物質，可以重新獲得所需的FRP制品。
2016年日本熊本地震導致4萬戶民宅受損，3萬臺浴缸廢棄，產生了約600噸的FRP廢棄物。自2016年6月起，池永教授從受災地區回收浴缸用于研究，并受到了當地社團的幫助。但是出于增加強度的考慮，這些浴缸在生產時都添加了碳酸鈣粉末，這給FRP的回收工作帶來不小的困難。即便采用了現有的離心機也無法將這些碳酸鈣粉末分離出去。池永教授呼吁有志企業參與到他的研究項目中去，幫助提升回收效率、降低成本，并建設實驗工廠。
碳纖維https://www.hongyantu.com/index.php?r=good&cd=14&cd2=1402
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