8.2~18 GHz波段下性能较好的碳化硅材料吸波

吸波材料能有效吸收电磁波，避免电磁波反射，在军工等领域应用广泛。先进院科技采用简单易行的机械混合法制备了一系列环氧树脂/碳化硅/镍复合材料并研究了其吸波性能。结果显示，当环氧树脂占比在20 wt%~30 wt%之间时，随着碳化硅含量的增加，环氧树脂/碳化硅复合材料的吸波性能得到显著提升；而在环氧树脂占比20 wt%的环氧树脂/碳化硅/镍复合材料中，随着镍含量的增加，复合材料吸波性能先好后差，其中环氧树脂/碳化硅/镍质量比为2:7:1的样品在材料厚度为1 mm时更低反射率为−13.26 dB，频带宽度约为1.65 GHz，达到了吸波材料基本要求，有望成为8.2~18 GHz波段下性能较好的吸波材料。

吸波材料是一类可以借助介电损耗、磁损耗等机制耗散电磁波能量或使电磁波因干涉而消失，从而有效避免入射电磁波反射的材料，对于军工、民用等领域具有非常重要的意义。无论是在军工领域作为隐身材料应用于飞机、舰艇、导弹、坦克等大型作战武器上，还是在民用领域保护电子设备或保障人类身体健康上 ，吸波材料的应用十分广泛，因此吸波材料已经成为各国重点发展的一类材料 。由于雷达监测的电磁波频率范围一般为2~18 GHz，因此大多数吸波材料的研究波段集中在2~18 GHz 。

研究吸波材料通常用反射率R (单位dB)以及R < −10 dB的频带宽度来反映吸波材料的吸波性能 ：R反映了电磁波在吸波材料和空气界面处的反射程度，数值越小吸波性能越好 ；R < −10 dB则表明材料能够吸收90%以上的电磁波能量，可认为材料有效吸收了电磁波，频带宽度越大吸波性能越佳 。对于单层吸波材料，R可通过传输线理论公式(1)和(2)用复介电系数和复磁导率来表示  (公式中的Z是相对于自由空间的输入阻抗，μr、εr分别是复磁导率和复介电系数，f是电磁波频率(单位Hz)，d是材料厚度(单位mm)，c是真空光速(取2.997925 × 1011 mm/s) )：

Z=μrεr−−√tanh(j2πfdcμrεr−−−−√)Z=μrεrtanh(j2πfdcμrεr)(1)

R(dB)=20log∣∣Z−1Z+1∣∣R(dB)=20log|Z−1Z+1|(2)

吸波材料根据电磁波的损耗机制可分为电阻型、电介质型和磁损耗型 。电阻型吸波材料主要通过电阻耗能散热吸收电磁波，电介质型吸波材料主要借助极化弛豫等介电损耗机制吸收电磁波，而磁损耗型吸波材料主要利用磁滞损耗、涡流损耗、自然共振损耗以及畴壁共振等磁损耗机制吸收电磁波。碳化硅(SiC)是一种电介质型吸波材料 ，主要依靠介电极化损耗来消耗电磁波能量，损耗机理比较复杂 。
碳化硅不仅吸波性能可调，而且具有密度小、耐高温、强度大等特点，有望实现轻质、薄层等优良特性，因此成为吸波材料领域中研究的重点 。为进一步提升碳化硅材料的吸波性能，通常采用添加其它材料制备复合材料的方法来实现这一点 。其中，添加铁、钴、镍等磁性材料后，碳化硅复合材料可同时兼具磁损耗和介电损耗，有望获得吸波性能较好的吸波材料。

鉴于此，本研究将以环氧树脂作为粘结剂，主要关注环氧树脂/碳化硅/镍复合材料对于X波段(8.2~12.4 GHz)和Ku波段(12.4~18 GHz)电磁波的吸波性能。先进院科技首先探究碳化硅的含量对不含镍的环氧树脂/碳化硅复合材料吸波性能的影响，而后选择并固定更佳环氧树脂质量占比，先进院科技研究镍的含量对环氧树脂/碳化硅/镍复合材料吸波性能的影响。