電磁波吸收材料
關注創建者：搞不銹鋼的 創建時間：2021-07-16
電磁波吸收材料的實例教程
青島大學吳廣磊教授團隊近期以采用松塔為碳源制備的Ni/NiO@C復合材料為研究對象，通過調整復合材料的制備工藝達到了調控復合材料中Ni與NiO比例的目的。研究表明，含Ni13.17%的Ni/NiO@C復合材料展現出優異的電磁波吸收性能，最小反射損耗值（RLmin）在2.4 mm時達到了-51.1 dB，同時在2.7 mm時最大吸收帶寬（EAB，RL≤-10 dB）達到5.12 GHz。
背景介紹
電子通信設備的日益發展所引起的電磁波干擾已成為當今世界亟需解決的難題。這些電磁波不僅會對人體健康造成危害，還會干擾正常的通訊交流。因此，探索并制備新型高性能電磁波吸收材料來降低電磁波的不利影響成為了當下研究熱點。
近年來，磁/介電損耗型復合材料由于兼具磁損耗以及介電損耗的優勢而被制備用于高性能電磁波吸收材料，同時異質界面的增加也會進一步增強材料體系的介電損耗能力。因此，對于復合材料各組分的合理設計對優化復合材料的電磁波吸收性能具有重要意義。
展開 消除電磁污染、保護人體健康和設備完整性是幾十年來民用吸波材料的發展目標。然而，隨著通信設備的發展，廣泛用于傳輸信息的電磁波強度逐漸增加，頻率范圍逐漸擴大(從兆赫到千兆赫)，使得傳統的吸收材料難以滿足復雜電磁污染的消除要求。新一代高效吸收材料對候選材料提出了四大要求：涂層厚度更薄、重量更輕、吸收范圍更廣、吸收能力更強。對社會來說，這是發展的必然要求，對科研人員來說，這是新一輪的挑戰。
近日，西北工業大學Di Lan等人采用水熱法合成了新型硅酸鈷包覆的雙層中空玻璃微球（HGMs），并對其進行了煅燒。通過對樣品的物相、形貌和電磁波吸收特性的詳細表征，發現磁損耗成分Co2SiO4和介電損耗成分中空玻璃微球
HGMs
的結合在電磁波的引入和耗散中起著重要作用。在討論部分，作者重點比較了復合材料和單組分材料，并詳細說明了新型復合材料結構對材料穩定性和電磁波吸收性能的影響。當匹配厚度(d)為2.9毫米時，HGMs@Co2SiO4的最小反射損耗(RLmin)達到 -46.7分貝，相應的有效吸收帶寬(RL < 10分貝)為5.92 GHz。這種新型雙殼HGMs@ Co2SiO4將成為新一代穩定、輕質、高效電磁波吸收材料的優秀候選材料。這項研究工作以“Double-shellhollow glass microspheres@Co2SiO4 for lightweight andefficient electromagnetic wave absorption”為題發表在國際著名期刊《Chemical Engineering Journal》上。
展開 吸波材料研發意義
隨著現代信息技術特別是微波通信技術領域的飛速發展，環境中存在的電磁（EM）輻射污染已經成為一個不可忽視的問題。在日常生活方面，電磁污染已經給我們造成隱患，例如在機場經常出現航班因電磁波干擾無法起飛而誤點；在醫院、移動電話常會干擾各種電子診療儀器的正常工作。而在軍事方面，敵方的雷達、紅外、激光、電磁信號等特征信號可以在一定范圍內發現我方武器，大大減弱武器的戰場生存能力。因此吸波材料不僅在生活中可以解決電磁污染現象，在軍事上可以應用于隱身技術中，使得武器難以被探測，起到隱身的作用。因此，電磁波吸收材料的研發具有重要的意義。
展開 系統地研究了h-BCN先驅體的聚合機理、電子特征、熱解過程以及電磁波吸收性質。通過改變反應單體比例，可控電磁波吸收的反射損失最小值從5.44 GHz處的-52.7 dB改變為14.8 GHz處的-20.6 dB。電磁波吸收頻帶從S到Ku。該產物還具有出色的熱穩定性（在1200°C時重量損失僅為10.8％），在下一代隱形材料（特別是臨界馬赫數飛行器）和工業屏蔽材料的候選材料方面，具有很好的前景。
文獻鏈接：Ultra-light h-BCN architectures derived from new organic monomer with tunable electromagnetic wave absorption. Carbon. 2018;136:345-58. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.05.001
展開 如果集膚深度遠小于對象，您可以按照 “模擬電磁波問題中的金屬對象” 文章中的做法將域作為一個邊界條件模擬。如果集膚深度與對象尺寸相仿或更大，電磁場將透入對象并在域內發生明顯的相互作用。
入射在電導率及集膚深度不同的對象上的平面波。集膚深度小于波長時，使用邊界層網格（右）。繪制了電場。
如果集膚深度小于對象，那建議使用邊界層網格剖分來求解邊界法向方向上的場中的強烈變化，每單位集膚深度應至少使用一個單元，同時應使用至少三個邊界層單元。如果集膚深度大于介質的等效波長，那就可以通過在每波長應用五個單元來求解介質本身的波長，如上方左圖所示。
小結
本文我們介紹了在 COMSOL Multiphysics 中定義電磁波模型的材料屬性的幾種方法。我們發現，在一定頻率范圍內，用于定義相對介電常數的材料模型甚至也適合定義金屬材料。另一方面，根據 “模擬電磁波問題中的金屬對象” 文章中的介紹，我們還可以通過邊界條件定義金屬域。結合我們之前發布的關于模擬開放邊界條件及模擬端口的文章，我們已經基本掌握了電磁波模擬的所有相關基礎知識。
本文來自： COMSOL 博客
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文獻來源
2023年2月10日的science論文《 Gate-tunable negative refraction of mid-infrared polaritons 》，通訊作者是國家納米科學中心戴慶研究員，西班牙光子科學研究所Javier García de Abajo教授。
論文重點：通過給石墨烯施加不同的電壓，實現了電磁波從正折射到負折射的轉變。
模型介紹：
因此，兼具高效導熱與高性能電磁波吸收雙功能的材料顯得至關重要。而在電子設備內部，導熱吸波材料不僅要考慮自身的散熱與電磁波吸收性能，更要注意自身的柔性、導電性、力學性等以防在使用過程中導致材料自身失效或者造成電子設備的損壞。
目前，市場上已有一些導熱吸波產品，如導熱吸波貼片、導熱吸波涂層等。
在使用 COMSOL Multiphysics 求解電磁波問題，都會建立一個包含多個域和邊界條件的模型。在域內，我們會使用各種材料模型來表征許多不同物質。從數學的角度來看，
所有這些材料最終都會在控制方程內以相同的方式進行處理。
下面，讓我們來分析這些材料模型，并討論在什么時候使用。
我們在求解哪些方程組？
文章將介紹電磁波，頻域接口內使用的頻域形式 Maxwell
在討論部分，作者重點比較了復合材料和單組分材料，并詳細說明了新型復合材料結構對材料穩定性和電磁波吸收性能的影響。當匹配厚度(d)為2.9毫米時，HGMs@Co2SiO4的最小反射損耗(RLmin)達到 -46.7分貝，相應的有效吸收帶寬(RL < 10分貝)為5.92 GHz。這種新型雙殼HGMs@ Co2SiO4將成為新一代穩定、輕質、高效電磁波吸收材料的優秀候選材料。
因此，探索并制備新型高性能電磁波吸收材料來降低電磁波的不利影響成為了當下研究熱點。
近年來，磁/介電損耗型復合材料由于兼具磁損耗以及介電損耗的優勢而被制備用于高性能電磁波吸收材料，同時異質界面的增加也會進一步增強材料體系的介電損耗能力。
因此，電磁波吸收材料的研發具有重要的意義。
(EMW)吸收材料正被廣泛應用于無人駕駛、第五代通信、地外探索等新興領域，以應對電磁干擾和通信安全帶來的挑戰。
h-BCN因其具有優異的熱學、化學穩定性和可以靈活調節的介電性質被認為是可應用于臨界馬赫數飛行器的有良好前景的一類新型電磁電磁波吸收材料，近年來得到了廣泛的關注。于此，制備新型吸波材料勢在必行。
