Discusión técnica sobre materiales absorbentes de ondas de baja permeabilidad magnética para superar el problema de la mejora de la reflexión de ondas electromagnéticas

I. Introducción

2. características y mejora de la reflexión de los materiales absorbentes de baja permeabilidad magnética

(1) características de los materiales absorbentes de ondas de baja permeabilidad magnética

(2) causas del problema del aumento de la reflexión

1. Desajuste de Resistencia
   • Cuando las ondas electromagnéticas se propagan en la interfaz dieléctrica, si la resistencia electromagnética a ambos lados de la interfaz no coincide, se producirá reflexión. Materiales absorbentes de ondas de baja conductividad magnéticaDebido a su baja permeabilidad magnética, la diferencia de resistencia electromagnética con el aire (espacio libre) es grande, lo que resulta en un aumento de la reflexión de las ondas electromagnéticas en la superficie del material. Por ejemplo, cuando las ondas electromagnéticas entran en un material absorbente de baja conductividad magnética desde el aire, debido a que la resistencia electromagnética del material es mucho mayor que la del aire, la mayoría de las ondas electromagnéticas se reflejan de nuevo en el aire, y solo una pequeña cantidad de ondas electromagnéticas pueden entrar en el interior del material para ser absorbidas.
2. La desigualdad de la estructura del material
   • La microestructura desigual dentro del material absorbente de ondas, como el tamaño inconsistente de las partículas y la distribución desigual de la poros, pueden causar múltiples dispersión y reflexión de ondas electromagnéticas cuando se propagan dentro del material. Estas ondas electromagnéticas dispersas y reflejadas se superponen en la superficie del material, lo que mejora aún más la señal reflejada. Por ejemplo, en algunos materiales absorbentes de estructura poroso, el tamaño y la distribución desigual de los poros hacen que las ondas electromagnéticas se reflejen muchas veces entre los poros, formando finalmente una fuerte señal de reflexión en la superficie del material.
3. Influencia del ángulo de incidencia de las ondas electromagnéticas
   • Cuando las ondas electromagnéticas incidente en la superficie del material absorbente en un ángulo no vertical, el problema de mejora de la reflexión es más obvio. Esto se debe a que el comportamiento de reflexión y refracción de las ondas electromagnéticas no incidente verticalmente en la superficie del material es más complejo, y las características de resistencia electromagnética del material también cambiarán bajo diferentes ángulos de incidencia. Por ejemplo, en el caso de una incidencia oblicua, el coeficiente de reflexión de las ondas electromagnéticas aumentará con el aumento del ángulo de incidencia, lo que dará lugar a un aumento de la reflexión.

III. medios técnicos para superar el problema del aumento de la reflexión

(1) diseño de emparejamiento de Resistencia

1. Diseño de la estructura de gradiente
   • Al diseñar un material absorbente de ondas con estructura gradiente, se pueden mejorar efectivamente las características de resistencia electromagnética de la superficie del material. La estructura de gradiente se refiere a los cambios de gradiente de los parámetros electromagnéticos del material (como la constante dieléctrica y la conductividad magnética) en la dirección del espesor. Por ejemplo, se puede Materiales absorbentes de ondas de baja conductividad magnéticaDiseñado como una estructura multicapa, la constante dieléctrica de cada capa aumenta gradualmente, lo que permite a las ondas electromagnéticas adaptarse gradualmente a la resistencia electromagnética del material al entrar en el material y reducir la reflexión. Los estudios han demostrado que los materiales absorbentes con estructura gradiente tienen un mejor rendimiento absorbente en la banda ancha, y el problema de mejora de la reflexión se ha aliviado efectivamente.
2. Introducción de la capa de emparejamiento de Resistencia
   • La introducción de una capa de emparejamiento de resistencia en la superficie del material absorbente de baja permeabilidad magnética puede mejorar efectivamente el emparejamiento de resistencia electromagnética entre el material y el aire. La capa de emparejamiento de resistencia suele estar hecha de un material con una constante dieléctrica y una conductividad magnética entre el aire y el material absorbente. Por ejemplo, se puede utilizar una fina capa de material compuesto de caucho de silicona como capa de emparejamiento de resistencia, cuya constante dieléctrica y permeabilidad magnética se pueden regular ajustando el tipo y el contenido del relleno. Al diseñar razonablemente el grosor y los parámetros electromagnéticos de la capa de emparejamiento de resistencia, las ondas electromagnéticas pueden pasar por la capa de emparejamiento de resistencia antes de entrar en el material absorbente, reduciendo la reflexión.

(2) optimización de la estructura de los materiales

1. Diseño nanoestructural
   • Los materiales absorbentes de ondas con nanoestructura pueden mejorar efectivamente las características electromagnéticas de los materiales y reducir el problema de mejora de la reflexión. Los materiales nanoestructurados tienen una alta superficie específica y características especiales de respuesta electromagnética, que pueden mejorar la absorción y dispersión de ondas electromagnéticas. Por ejemplo, los materiales de carbono nanoporoso tienen una estructura de poros rica y una superficie específica más alta, y las ondas electromagnéticas se reflejan y dispersan repetidamente en los poros, lo que finalmente es absorbido por el material. Además, la Permitividad y la conductividad magnética de los materiales nanoestructurados se pueden optimizar a través de la regulación a escala nanométrica, mejorando así las características de emparejamiento de resistencia electromagnética de los materiales.
2. Diseño de estructura poroso
   • El diseño de materiales absorbentes de ondas con estructuras porosas puede reducir efectivamente la reflexión de ondas electromagnéticas. Los poros dentro del material de estructura poroso pueden aumentar la ruta de propagación de las ondas electromagnéticas, lo que hace que las ondas electromagnéticas se reflejen y dispersen muchas veces en los poros, aumentando así la absorción. Por ejemplo, materiales porosos como metales espumosos o cerámica espumosa tienen buenas propiedades de absorción de ondas, y su permeabilidad y tamaño de Poro se pueden regular a través del proceso de preparación. Al optimizar la permeabilidad y la distribución del tamaño del agujero de la estructura poroso, se puede reducir efectivamente el problema de mejora de la reflexión de las ondas electromagnéticas y mejorar las propiedades de absorción de ondas del material.

(3) optimización del ángulo de incidencia de las ondas electromagnéticas

1. Diseño dependiente del ángulo
   • Al diseñar un material absorbente dependiente del ángulo, se puede mejorar efectivamente el rendimiento absorbente del material en diferentes ángulos de incidencia. Por ejemplo, se pueden utilizar materiales con propiedades electromagnéticas isotrópicas cuyos parámetros electromagnéticos tienen diferentes valores en diferentes direcciones. Este material puede coincidir mejor con las características de propagación de las ondas electromagnéticas y reducir la reflexión en diferentes ángulos de incidencia. Los estudios han demostrado que los materiales absorbentes con estructuras isotrópicas tienen buenas propiedades absorbentes en un amplio rango de ángulos, y el problema de mejora de la reflexión se ha aliviado efectivamente.
2. Diseño de estructura compuesta de múltiples ángulos
   • El diseño de materiales absorbentes de ondas de estructura compuesta de múltiples ángulos puede mejorar efectivamente las características electromagnéticas de los materiales en diferentes ángulos de incidencia. Por ejemplo, las unidades de material absorbente optimizadas desde diferentes ángulos se pueden combinar en una estructura compuesta, logrando así una absorción efectiva de ondas electromagnéticas desde diferentes ángulos de incidencia. Esta estructura compuesta puede adoptar la forma de una estructura en capas, una estructura de panal o una estructura piramidal, a través del diseño racional de los parámetros electromagnéticos y el tamaño estructural de cada unidad, para lograr la absorción de ondas electromagnéticas de ángulo ancho y reducir el problema de mejora de la reflexión.

IV. casos experimentales y de aplicación

I) investigación experimental

1. Preparación y ensayo de materiales absorbentes de ondas de estructura gradiente
   • En el experimento, se diseñó con una estructura de gradiente multicapa. Materiales absorbentes de ondas de baja conductividad magnéticaSe prepararon muestras con estructura de gradiente regulando la constante dieléctrica y la conductividad magnética del material capa por capa. Los resultados de las pruebas muestran que los materiales absorbentes con estructura gradiente tienen una baja reflectividad en la banda ancha, y el problema de mejora de la reflexión se ha aliviado efectivamente. Por ejemplo, dentro de la banda X (8 - 12 ghz), el ancho de banda de las muestras de estructura gradiente con una reflectividad inferior a - 10 DB aumenta en aproximadamente un 30% en comparación con las muestras de estructura no gradiente.
2. Estudio sobre las propiedades de absorción de ondas de los materiales de carbono nanoporosos
   • Se prepararon materiales de carbono nanoporosos y se probaron sus propiedades de absorción de ondas. Los resultados muestran que los materiales de carbono nanoporoso tienen buenas propiedades de absorción de ondas y su estructura de poros puede reducir efectivamente la reflexión de ondas electromagnéticas. Por ejemplo, en la banda Ku (12 - 18 ghz), la reflectividad de los materiales de carbono nanoporosos es inferior a - 15 dB y muestran buenas propiedades absorbentes en diferentes ángulos de incidencia, lo que mejora efectivamente el problema de mejora de la reflexión.

Ii) casos de aplicación

1. Aplicación de la tecnología de sigilo aéreo
   • En la tecnología sigilosa aeronáutica, los materiales absorbentes de ondas de baja permeabilidad magnética son ampliamente utilizados en el recubrimiento absorbente de radar de aeronaves. Al adoptar materiales absorbentes diseñados con estructuras de gradiente y estructuras nanoporosas, se puede reducir efectivamente la reflexión de ondas electromagnéticas en la superficie de la aeronave y reducir la probabilidad de detección por radar. Por ejemplo, un nuevo avión de combate sigiloso utiliza un recubrimiento absorbente de ondas con una estructura de gradiente multicapa, y su área de sección transversal reflectante de radar (rcs) se reduce significativamente y su rendimiento sigiloso se mejora considerablemente.
2. Aplicaciones en el campo del blindaje electromagnético y la compatibilidad
   • En el campo del blindaje electromagnético y la compatibilidad de los equipos electrónicos, los materiales absorbentes de baja permeabilidad magnética se utilizan para fabricar escudos de blindaje electromagnético y almohadillas absorbentes. Al optimizar la estructura y las características electromagnéticas del material, se puede reducir efectivamente la reflexión y fuga de ondas electromagnéticas y mejorar la compatibilidad electromagnética de los equipos electrónicos. Por ejemplo, en las estaciones base de comunicación 5g, las almohadillas absorbentes hechas de materiales de carbono nanoporosos pueden absorber eficazmente las ondas electromagnéticas, reducir la reflexión y la interferencia y mejorar la calidad de la comunicación.

V. Conclusiones

Materiales absorbentes de ondas de baja conductividad magnéticaHay muchos desafíos en el problema de la mejora de la reflexión de ondas electromagnéticas, pero a través de medios técnicos como el diseño de emparejamiento de resistencia, la optimización de la estructura del material y la optimización del ángulo de incidencia de ondas electromagnéticas, se puede mejorar efectivamente su rendimiento de absorción y reducir el problema de la mejora de la reflexión. Los estudios experimentales han demostrado que métodos como el diseño de la estructura de gradiente, el diseño de la estructura nanoporoso y el diseño dependiente del ángulo tienen efectos notables en la mejora de las características electromagnéticas de los materiales absorbentes de baja permeabilidad magnética. En aplicaciones prácticas, estos medios tecnológicos se han aplicado con éxito en los campos de la tecnología sigilosa aeronáutica, el blindaje electromagnético y la compatibilidad, proporcionando un importante apoyo material para el desarrollo de la tecnología electrónica y de comunicación moderna.
Los datos anteriores son solo para referencia, y las propiedades específicas pueden variar debido al proceso de producción y las especificaciones del producto.