水泥基吸波材料的制备和性能研究(3)
中的重要环节 。 根据吸收机理的不同,吸波材料中的损耗介质,即吸收剂,可以分为
电损耗型和磁损耗型两大类 [10-11]
，前者如各种导电性石墨粉、碳粉、金属短纤文、钛
酸钡陶瓷体和各种导电性高聚合物等，其主要特点是具有较高的电损耗正切角 (tan δ
c ) ，依靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化衰减，吸收电磁波。后者
包括各种铁氧体粉、碳基铁粉、超细金属粉或纳米相材料等,具有较高的磁损耗正切
角 (tan δ m ) ，依靠磁滞损耗、磁畴共振和自然共振、后效损耗等机制衰减、吸收电磁
波 。 另外,还有～种既具有磁损耗机制,又具有电损耗机制的复合吸收剂,如将少量
的短纤文分散在铁氧体吸波材料中,充当偶极子天线,可大大地改变材料的电磁性能 。
此外一些放射性同位素及稀土化合物也可以作为吸波材料中的吸收剂。
1.3.1 吸波材料的组成
吸波材料是由透波材料和吸收剂这两类功能不同的材料构成的 。 透波材料构筑了
吸波材料的基体，担负着传输电磁波的通道作用；吸波剂担负着吸收电磁波的功能 ，
吸波剂只能在电磁波达到的地方才能发挥其吸收功能 。 如果电磁波不能透入基体的某一厚度处,此处以后的吸波剂即使再充足也不能发挥吸收作用 。 透波材料和吸波剂的
有机搭配解决了阻抗匹配、吸收效能和吸波材料的厚度问题。
1.3.2 频宽设计
频宽设计是由透波材料决定的,透波材料构筑了吸波材料的基体,透波材料在吸
波材料中担负着传输电磁波的通道作用 。 为了拓展吸收的频宽,应保持吸波材料基体
的连续性和传输通道的网络化 。 透波材料的连续与贯通对拓展电磁波的吸收频率极为
有利 。 与入射电磁波相垂直的断面尺寸以及内部传输通道的发达程度不仅对拓展频宽
极为有利,也为吸收效能的提高创造了先决性条件 。 因此在吸波材料设计中应优先注
重拓展频宽的作用 [12]
。
1.3.3 吸收效能
吸收效能是由反射系数和透射系数决定的，吸波剂承担着吸收电磁波的任务 。 吸
波剂的形状 ( 微粒,纤文,薄片 )、大小及其分布对吸收效能有重要影响 。 沿着透波通
道均匀分布的导电材料能最大限度地发挥吸收效能 ： 如果吸波的粒子或纤文占据或堵
塞了电磁波的传输通道,将会引起电磁波的反射,以至于电磁波不能透入到被占据处 ，
此处以及后续的吸波剂非但不能发挥吸收电磁波的功能，反而会增大吸波材料的厚
度 ； 如果导电粒子或纤文只是缩小了电磁波传输通道的有效截面,将会减少频宽范围 ，
因而吸收效能的降低。
1.4 1.4 1.4 1.4 国内外水泥基电磁屏蔽材料的研究现状 国内外水泥基电磁屏蔽材料的研究现状 国内外水泥基电磁屏蔽材料的研究现状 国内外水泥基电磁屏蔽材料的研究现状
近年来,国内外在水泥基屏蔽材料方面的研究比较活跃,其研究的主要范围是屏
蔽电磁波或遮挡电磁波。国外在 20 世纪 90 年代初就开始研究电磁屏蔽水泥混凝土 ，
Fu 等 [13]
研究了直径为 0.1mm 的细碳丝，其掺入水泥中的体积分数为 0.34% ，试样厚
度为 4mm ，在 l-2GHz 频率范围内其对电磁波的屏蔽效果达到 30dB ，但其机械性能
比掺普通碳纤文的要差； Shi 等 [14]
研究了体积分数为 5% 的钢回形针材料掺入到混凝
土中，在 60MHz 时其对电磁波的屏蔽效果比掺网状钢丝的要好，且对混凝土的强度
没影响 ； Cao 等 [15]
研究了直径为 0.7 到 0.8 μ m,体积分数为 0.92% 的胶状石墨掺到波