[发明专利]一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔玻璃陶瓷的制备，以及多孔玻璃陶瓷与吸波剂的复合制备方法。

背景技术

目前，能够有效抑制和防止电磁波辐射主要有两种办法：电磁波屏蔽和电磁波吸收。 前者主要是以反射电磁波能量的形式对电磁波进行衰减，而后者则是通过将电磁波能量转 化为其他形式的能量对电磁波进行衰减。

电磁屏蔽技术一般是采用低电阻的金属良导体或导电树脂材料形成一个有效的封闭 区域，使外界的电磁波难以进入，内部的电磁波也不易泄露出去，利用金属导体对电磁辐 射的发射效应和吸收效应来达到抑制电磁辐射的目的。然而电磁屏蔽不能从根本上消除或 减弱电磁辐射，当反射电磁波与入射电磁波叠加，可造成对其他设备单元的交叉干扰，也 不利于对目标的隐身。

电磁波吸收材料是指能吸收入射的电磁波，并将电磁能量转换成热能或其他形式的能 量，将电磁波消耗。电磁波吸收材料能够实现多种用途。电磁波吸收材料最早是作为隐身 材料，广泛应用于军事领域，一直受到世界各国的高度重视，使得其得以迅速发展。理想 的吸波材料应具有“厚度薄，密度低，频段宽，吸收强”的特点，而现有的材料确实很难 同时满足这些要求，因而迫切需要人们进一步的研究。

电磁波吸收材料一般由可吸收电磁波的材料(又称为吸波剂)及可透波的基体材料组 成。吸波剂按照对电磁波的损耗原理分为:电损耗型、磁损耗型及其他损耗型三大类。石 墨、炭黑、SiC纤维等材料的吸波机理主要为电损耗,包括导电损耗和介电损耗两部分,主 要来源于电子极化、原子极化、固有电偶极子取向极化和界面极化等。电损耗型吸波材料 一般具有密度低、强度高、耐高温等优点,但其吸波性能较差、吸波频带较窄；铁氧体、 羰基铁、氮化铁等磁性材料的吸波机理主要为磁损耗,磁损耗可分为涡流损耗、磁滞损耗 和剩余损耗等三类，磁损耗型吸波材料吸收强、频带宽,但其最大的缺点是密度较大、稳 定性较差；随着科技的发展，还出现了手性材料、纳米材料和超导材料等其他损耗性吸波 材料。

为了进一步提高吸波材料的整体吸波性能以及拓宽频段，往往需要对多种吸波剂进行 复合使用。炭黑导电性能好，价格低廉，对不同的导电要求具有较大的选择余地，可以跟 多种基体复合用于电磁波屏蔽以及要求高导电性能的电极材料，同时也可以与其它吸波剂 复合用于电磁辐射的吸收和衰减，达到提高吸收性能，拓宽频段的目的；SiC短切纤维的 掺杂不仅可以提高材料的介电损耗，同时对材料的强度提升也是至关重要；铁氧体作为磁 损耗介质，与电损耗介质石墨等复合使用，使得材料具有较好的电磁匹配特性，实现电磁 波的最大损耗。

作为结构吸波材料的吸收剂和增强剂，要求其轻质、高强、耐温、防潮、耐侵蚀，且 同时具有良好的吸波性能。多孔结构作为一种新型的结构类型，不仅能极大的降低材料的 密度，并且由于其气孔率及孔径的可调性，因而可改善材料的阻抗匹配，提高材料的吸波 特性。沈阳金属所ZhangHongtao等使用有限元模拟不同结构类型的SiC材料，得到多孔 状SiC材料在X波段上，反射率全频低于-10dB，优于块状或颗粒状SiC材料；ParkKi-Yeon 等向聚氨酯泡沫塑料中掺杂多壁碳纳米管，得到吸波夹层结构，其在9.7-10.8GHz频段反 射率均低于-10dB；GuanHongtao等在水泥材料中掺杂EPS颗粒制备多孔结构状水泥基复 合材料，其吸波性能在2-18GHz频段内最小反射率达到-18.3dB。中国发明专利申请“一 种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料及其制备方法”(申请号201010259819.1，申请日 为2010.08.23，申请公开日2011.03.16)采用化学纯试剂配合料作为原料，利用锌粉、二 氧化锰的混合物进行掺杂，按照普通生产工艺进行生产，这一设计仅仅能实现实验室生产， 且其在8-12GHz频段范围内最小反射率仅为-12dB，难以满足要求。

雷达波是电磁波的一种。雷达波吸收材料通过对进入材料的电磁波能量耗散实现雷达 波吸收的目的。雷达波吸收材料用于雷达波防护，减少或者完全屏蔽雷达波对于人体的不 利作用，防止雷达波对设备干扰。雷达波吸收材料对受到雷达波探测的目标伪装和隐身， 实现对目标的保护。不同的雷达波吸收材料用于不同的用途，本发明的用途在于地面雷达 站人员和设备防护，以及用于地面目标的雷达波伪装和雷达波防护，且使用苛刻的环境条 件，具有优秀的耐久性。