电磁兼容
ＭＣ
电磁波吸收材料的现状及今后的发展
ＰｒｅｓｅｎｔＳｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌＴｅｎｄｅｎｃｙｏｆＴｈｅＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ＷａｖｅＡｂｓｏｒｂｅｒ
杨文麟（南京洛普公司微波暗室事业部江苏南京２１００１３）
ＹａｎｇＷｅｎ－ｌｉｎ（ＮａｎｊｉｎｇＬｏｐｕＣｏ，ＬＴＤＡｎｅｃｈｏｉｃＣｈａｍｂｅｒＤｅｐｔ，ＪｉａｎｇｓｕＮａｎｊｉｎｇ２１００１３）
摘要：概要论述了电磁波吸收材料的应用及其研制发展情况，尤其是简要地介绍了可电控性能的计算机控制的
人工材料。
中图分类号：ＴＢ３４
ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：ＴＢ３４
文献标识码：Ｂ
Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ｂ
文章编号：１００３－０１０７（２００８）０７－００７９－０２
ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００３－０１０７（２００８）０７－００７９－０２
‘ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｐｒｉｎｃｉｐａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｔｅｎｄｅｎｃｙ．ＥｓｐｅｃｉａｌｌｙＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｂａｓｉｃｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅａｂｓｏｒｂｅｒ
１引言
如今利用电磁波的设备日益增多，尤其是泛在网络社会的大力发展，电磁环境日益复杂并恶化，号称“电波洪水”。为了改善电波环境电磁波吸收材料使用的重要性就更加突出。电磁波吸收材料早在上世纪三十年代就已开始研制，德国哥（Ｇｏｔｔｉｎｇｅｎ）大学就是“开山鼻祖”，而第一个做成商品化廷根
产品的单位是爱莫森公司（Ｅｍｅｒｓｏｎ＆ＣｕｍｉｎｇＣｏ）（现已迁至比利时）。目前美、日、德、法等国均有大量的商品在我国及全世界销售。而我国从上世纪七十年代开始起步研制，形成目前以大连和南京为基地的六七家公司在生产。国内外各公司每年都在北京和上海分别参加每年一度的ＥＭＣ展览会。并有专题技术交流会。每年一次的通信学会的ＥＭＣ学术会和每两年一次的微波学会的ＥＭＣ学术会都有有关吸收材料和电波暗室方面的论文。
耗散达到吸收电磁波的目的。按照有关标准规定性能表征如下：
（须标明频带、入射面和入射角）１）吸收材料的反射率（须标明入射角）２）散射特性
（含交叉极化特性）须标明入射波极化角。３）极化特性
４）耐承受功率。
物理及化学特性：含尺寸、比重、安装方式、阻燃５）机械、
（日常及盐雾）和环保特性（气味挥发、脱渣特性、老化特性等）。
有关标准如下：
（微波吸收材料）的通用１）ＳＪ２０１５５－９２“射频辐射吸收体规范”
“射频吸波材料吸波性能测试方法”和笔２）ＧＪＢ５２３９－２００４者参加的新制定的新国标。
２电磁波吸收材料的应用
材料的研制发展必须与应用相结合。材料的应用主要有以下几方面：
现状及发展４电磁波吸收材料类型、
按结构类型分可分为平板型（单层或多层）、角锥（含楔形复合材料（如铁氧体与角锥复合）、涂料、栅格板阵、蜂窝劈）、
结构物和吸收膜片等。
设计方法除传统的等效传输线法外，近年来采用有限差分时域法（ＦＤＴＤ）开展分析能够实现所追求的吸收性和频带性。
生产工艺上近年来也有很大进步，首先是吸收剂的研制方兴未艾，如纳米材料、导电聚合物、多晶铁纤维、手性材料都是新型吸收剂。配方的配比研究也是关键之一。它不仅决定了材料的电性能而且影响了材料的物理化学性能，如阻燃性、脱渣性和寿命性，所以国内外厂家对此都是严格保密。
在生产加工方面也有许多不同做法，除了采用ＣＡＭ切割外，吸收剂的渗入国内外完全不同，国外是先浸后切割，而国内则相反，国外做法优点是均匀一致性好、防变形性好，但是耗费吸收剂多，切割后余料无法再利用。所以国外材料价格高原因与此有关。
材料外形设计也有很多探讨余地，除用不均匀传输线、几
１）电波暗室：这是用量最大的需求，即是形成相对无反射
的自由空间环境，有各种用途的电波暗室，大致可分为天线测量或测试暗室，ＥＭＣ特性测试暗室和ＲＣＳ测试暗室。材料应满足使用频带、承受功率、极化等要求。
２）仿真暗箱：电子设备需要进行调试，在被调试物周围的
近区或远区放置吸收材料满足环境要求，虽然用量不大但也很重要。当然也有频带、承受功率要求。
３）机箱内材料：这是为了减少日益密集化电子电路元器
件、部件的近区辐射、耦合及非放电噪声干扰的要求。
４）环境材料：如伪装材料和防护材料（含结构一体化材
料）。如ＩＴＳ（智能交通）系统的ＥＴＣ（电子收费系统）等。ＲＦＩＤ（射频识别码）系统测试等。
３电磁波吸收材料的性能表征
电磁波吸收材料作用机理就是把电磁波能量转换成热能
２００８第０７期
认证与实验室
何光学法外还可以实验设计，ＥＴＳ公司研制出曲线纺锤形角锥，材料电性能有很大改进。
吸收材料的载体除了传统的聚氨脂泡沫塑料、无纺布纤维、铁氧体外，近年来还发展了许多人工材料如加载的微形导体单元或小单元回路而形成可控型人工材料。
国外近年来新开发的材料有如下几种：
（Ｍｅｔａ－Ｍａｔｅｒｉａｌ）的材料，此处即用此概念。国外已有研究材料
成果，而国内尚未起步。此材料是有高频受动回路构成。
（１）基于高频集成电路概念的吸收体：过去吸收材料广泛应用介电材料和铁氧体磁性材料。无论如何也不会无缺陷。然而，目前电波的利用频率急速向高频化发展，已从毫米波向丝米波进展。进行了电子德拜效应（Ｄｅｂｙｅｅｆｆｅｃｔ）的研究。材料参数有频率离散效应，在几十ＧＨｚ的毫米波领域内特性消失殆尽，为此，排除过去材料的概念导入高频集成电路的概念，把等效于ＲＣＬ电路体载入到吸收体上就能实现输入阻抗匹配，做一些所有波长的规格化设计就能做出宽带化吸收体（相对）。带宽５０％
（２）计算机控制的人工材料吸收体：发现了固体物质构造晶格种种物质的生物细胞晶格相似，因而就构成了新型人工材料－－电磁场感应机能材料（ＥＭＣＭ：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＣｅｌｌ
１）透明玻璃型吸收体：常用于一些特殊需要场合，如ＥＴＣ系统的观察窗等处。这种材料是把玻璃两表面分别蒸发
上反射膜和导电膜，导电膜采用分割膜，外皮再涂复保护膜。适当选取单位面电阻值即可达到所需的吸收值（反射系数）。受玻璃厚度限制它的适用频带较高，在５．８ＧＨｚ频带时，入射角在１０度至７０度时吸收性能能维持１５ｄＢ以上。
２）传统的发泡塑料材料：大部分都是角锥材料，如上所
尺寸、工艺、吸收剂加以研究外还可以在材料内述，除在形状、
部开空洞或填充特殊物质，可以减少重量而无损性能，这对大型锥尤其重要。
Ｍａｔｅｒｉａｌ），有各种方案，最基本的是三维构造单元，由有源主动
回路单元和无源受动回路单元按结晶体空间格位排列组成。其概念图如图１所示。原理也是ＬＣＲ电路，在基板上装上主动回路单元，变化其基极电压就能调节回路参数。把这种
３）毫米波铁氧体吸收体：适用于３０ＧＨｚ以上移动通信或
手机，使用材料是永磁材料Ｂａ・・・・Ｆｅ１２Ｏ１９及ＳｒＦｅ１９Ｏ１９各向磁场异向，能起强共振作用，性能从数ＧＨｚ至８０ＧＨｚ。
ＥＭＣＭ材料装在磁性或介电材料表面或埋在它里面，材料的
参数能等效变化，这种材料依据变化二极管基极电压就能分别控制介电常数、磁导率而实现各向异性，是可控性的电介质。能够计算机化和网络链路化，称为计算机控制型人工材料（ＣＣＭＭ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅＭｅｔａ－Ｍａｔｅｒｉａｌ）。电波吸收量可以调节，在５．２ＧＨｚ时最大吸收量有３５ｄＢ。◆
４）噪声抑制吸收片：机箱内信号产生的寄生噪声和非放
电噪声必须处理，最有效的方法是在电路片间和机箱内放置吸收片，此片是可弯曲的。性能从１００ＭＨｚ至１０ＧＨｚ，分宽带、高绝缘性、难燃、耐热等。它是吸收近区场波，这种干扰源的磁场强度远大于电场强度，因而吸收片主要是靠磁损耗起作用。
５）超轻量无纺布型吸收材料：玻璃纤维或合成纤维做成
的无纺布其内部含有不锈钢纤维，在拉伸切削时扭曲成卷曲形，因而无极化特性。此不锈钢纤维含量极小，因而整体无纺如果玻璃布比重很小，变化纤维含量就能做出很柔软的产品。
纤维含量多即有难燃性，所以无纺４有绝热性、吸音性。其吸收原理是加电场后能激励起偶极矩中电荷，如果电磁波波长接近此等效金属棒长二倍时就会产生共振，从而产生很大热等效介电常数与不电流，电磁波能量变成热能即吸收电磁波。
锈钢丝含量有关，含量大介电常数就大。对园极化波，吸收系数在３－－－－１０ＧＨｚ时约—２０－－－－—３０ｄＢ。常用于轻便、耐侯、耐热、难燃环境场合。也可以成为角锥材料的基材。南京洛普公司微波暗室事业部研制的难燃吸收材料电性能保持了传统的聚氨脂泡沫塑料吸收材料的吸收性能外，还有大功率承受能力、安全环保、洁净卫生、结构稳定等显著特点，１９９９年国家专利。
单元回路元
图１计算机控制型电波吸体的构成概念
６）微小孔型吸收体：由于铁氧体制造过程中受到透磁率
频率离散性及材料厚度的限制往往不能在同一铁氧体上实现二个或三个高阶匹配频率，解决此问题的方法就是在铁氧体尺寸的变化，材料的等效参数就能上开小孔，依据孔的形态、
等效变化，使原有的频率向高端变化。用激光加工钻孔能达到精确的设计值。此外在原有的吸收材料表面装上各种导体元，产生容性或导波性机能，能使原有匹配频率反向向低频变化，结果能达到材料薄层化。
参考文献：
［１］杨文麟．电磁波吸收材料的研制及发展动向［Ｊ］．电子
质量，２００５，５：５４－７２．
［２］小塚洋司．新しぃ电波吸收体技术［Ｊ］．电子情报通信
（１２）：９３２－９３６．学会，２００５，８８
（材料开发编）ＯＨＭ［３］次世代电波吸收体の动向ＰａｒｔⅡ
２００４年０６ｐ５０－－－６２．
７）由人工材料制成的吸收体：早先就有过一种称为亚元
８０
电子质量
电磁兼容
ＭＣ
电磁波吸收材料的现状及今后的发展
ＰｒｅｓｅｎｔＳｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌＴｅｎｄｅｎｃｙｏｆＴｈｅＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ
ＷａｖｅＡｂｓｏｒｂｅｒ
杨文麟（南京洛普公司微波暗室事业部江苏南京２１００１３）
ＹａｎｇＷｅｎ－ｌｉｎ（ＮａｎｊｉｎｇＬｏｐｕＣｏ，ＬＴＤＡｎｅｃｈｏｉｃＣｈａｍｂｅｒＤｅｐｔ，ＪｉａｎｇｓｕＮａｎｊｉｎｇ２１００１３）
摘要：概要论述了电磁波吸收材料的应用及其研制发展情况，尤其是简要地介绍了可电控性能的计算机控制的
人工材料。
中图分类号：ＴＢ３４
ＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：ＴＢ３４
文献标识码：Ｂ
Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ｂ
文章编号：１００３－０１０７（２００８）０７－００７９－０２
ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００３－０１０７（２００８）０７－００７９－０２
‘ｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｐｒｉｎｃｉｐａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌｔｅｎｄｅｎｃｙ．ＥｓｐｅｃｉａｌｌｙＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｂａｓｉｃｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅａｂｓｏｒｂｅｒ
１引言
如今利用电磁波的设备日益增多，尤其是泛在网络社会的大力发展，电磁环境日益复杂并恶化，号称“电波洪水”。为了改善电波环境电磁波吸收材料使用的重要性就更加突出。电磁波吸收材料早在上世纪三十年代就已开始研制，德国哥（Ｇｏｔｔｉｎｇｅｎ）大学就是“开山鼻祖”，而第一个做成商品化廷根
产品的单位是爱莫森公司（Ｅｍｅｒｓｏｎ＆ＣｕｍｉｎｇＣｏ）（现已迁至比利时）。目前美、日、德、法等国均有大量的商品在我国及全世界销售。而我国从上世纪七十年代开始起步研制，形成目前以大连和南京为基地的六七家公司在生产。国内外各公司每年都在北京和上海分别参加每年一度的ＥＭＣ展览会。并有专题技术交流会。每年一次的通信学会的ＥＭＣ学术会和每两年一次的微波学会的ＥＭＣ学术会都有有关吸收材料和电波暗室方面的论文。
耗散达到吸收电磁波的目的。按照有关标准规定性能表征如下：
（须标明频带、入射面和入射角）１）吸收材料的反射率（须标明入射角）２）散射特性
（含交叉极化特性）须标明入射波极化角。３）极化特性
４）耐承受功率。
物理及化学特性：含尺寸、比重、安装方式、阻燃５）机械、
（日常及盐雾）和环保特性（气味挥发、脱渣特性、老化特性等）。
有关标准如下：
（微波吸收材料）的通用１）ＳＪ２０１５５－９２“射频辐射吸收体规范”
“射频吸波材料吸波性能测试方法”和笔２）ＧＪＢ５２３９－２００４者参加的新制定的新国标。
２电磁波吸收材料的应用
材料的研制发展必须与应用相结合。材料的应用主要有以下几方面：
现状及发展４电磁波吸收材料类型、
按结构类型分可分为平板型（单层或多层）、角锥（含楔形复合材料（如铁氧体与角锥复合）、涂料、栅格板阵、蜂窝劈）、
结构物和吸收膜片等。
设计方法除传统的等效传输线法外，近年来采用有限差分时域法（ＦＤＴＤ）开展分析能够实现所追求的吸收性和频带性。
生产工艺上近年来也有很大进步，首先是吸收剂的研制方兴未艾，如纳米材料、导电聚合物、多晶铁纤维、手性材料都是新型吸收剂。配方的配比研究也是关键之一。它不仅决定了材料的电性能而且影响了材料的物理化学性能，如阻燃性、脱渣性和寿命性，所以国内外厂家对此都是严格保密。
在生产加工方面也有许多不同做法，除了采用ＣＡＭ切割外，吸收剂的渗入国内外完全不同，国外是先浸后切割，而国内则相反，国外做法优点是均匀一致性好、防变形性好，但是耗费吸收剂多，切割后余料无法再利用。所以国外材料价格高原因与此有关。
材料外形设计也有很多探讨余地，除用不均匀传输线、几
１）电波暗室：这是用量最大的需求，即是形成相对无反射
的自由空间环境，有各种用途的电波暗室，大致可分为天线测量或测试暗室，ＥＭＣ特性测试暗室和ＲＣＳ测试暗室。材料应满足使用频带、承受功率、极化等要求。
２）仿真暗箱：电子设备需要进行调试，在被调试物周围的
近区或远区放置吸收材料满足环境要求，虽然用量不大但也很重要。当然也有频带、承受功率要求。
３）机箱内材料：这是为了减少日益密集化电子电路元器
件、部件的近区辐射、耦合及非放电噪声干扰的要求。
４）环境材料：如伪装材料和防护材料（含结构一体化材
料）。如ＩＴＳ（智能交通）系统的ＥＴＣ（电子收费系统）等。ＲＦＩＤ（射频识别码）系统测试等。
３电磁波吸收材料的性能表征
电磁波吸收材料作用机理就是把电磁波能量转换成热能
２００８第０７期
认证与实验室
何光学法外还可以实验设计，ＥＴＳ公司研制出曲线纺锤形角锥，材料电性能有很大改进。
吸收材料的载体除了传统的聚氨脂泡沫塑料、无纺布纤维、铁氧体外，近年来还发展了许多人工材料如加载的微形导体单元或小单元回路而形成可控型人工材料。
国外近年来新开发的材料有如下几种：
（Ｍｅｔａ－Ｍａｔｅｒｉａｌ）的材料，此处即用此概念。国外已有研究材料
成果，而国内尚未起步。此材料是有高频受动回路构成。
（１）基于高频集成电路概念的吸收体：过去吸收材料广泛应用介电材料和铁氧体磁性材料。无论如何也不会无缺陷。然而，目前电波的利用频率急速向高频化发展，已从毫米波向丝米波进展。进行了电子德拜效应（Ｄｅｂｙｅｅｆｆｅｃｔ）的研究。材料参数有频率离散效应，在几十ＧＨｚ的毫米波领域内特性消失殆尽，为此，排除过去材料的概念导入高频集成电路的概念，把等效于ＲＣＬ电路体载入到吸收体上就能实现输入阻抗匹配，做一些所有波长的规格化设计就能做出宽带化吸收体（相对）。带宽５０％
（２）计算机控制的人工材料吸收体：发现了固体物质构造晶格种种物质的生物细胞晶格相似，因而就构成了新型人工材料－－电磁场感应机能材料（ＥＭＣＭ：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＣｅｌｌ
１）透明玻璃型吸收体：常用于一些特殊需要场合，如ＥＴＣ系统的观察窗等处。这种材料是把玻璃两表面分别蒸发
上反射膜和导电膜，导电膜采用分割膜，外皮再涂复保护膜。适当选取单位面电阻值即可达到所需的吸收值（反射系数）。受玻璃厚度限制它的适用频带较高，在５．８ＧＨｚ频带时，入射角在１０度至７０度时吸收性能能维持１５ｄＢ以上。
２）传统的发泡塑料材料：大部分都是角锥材料，如上所
尺寸、工艺、吸收剂加以研究外还可以在材料内述，除在形状、
部开空洞或填充特殊物质，可以减少重量而无损性能，这对大型锥尤其重要。
Ｍａｔｅｒｉａｌ），有各种方案，最基本的是三维构造单元，由有源主动
回路单元和无源受动回路单元按结晶体空间格位排列组成。其概念图如图１所示。原理也是ＬＣＲ电路，在基板上装上主动回路单元，变化其基极电压就能调节回路参数。把这种
３）毫米波铁氧体吸收体：适用于３０ＧＨｚ以上移动通信或
手机，使用材料是永磁材料Ｂａ・・・・Ｆｅ１２Ｏ１９及ＳｒＦｅ１９Ｏ１９各向磁场异向，能起强共振作用，性能从数ＧＨｚ至８０ＧＨｚ。
ＥＭＣＭ材料装在磁性或介电材料表面或埋在它里面，材料的
参数能等效变化，这种材料依据变化二极管基极电压就能分别控制介电常数、磁导率而实现各向异性，是可控性的电介质。能够计算机化和网络链路化，称为计算机控制型人工材料（ＣＣＭＭ：ＣｏｍｐｕｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅＭｅｔａ－Ｍａｔｅｒｉａｌ）。电波吸收量可以调节，在５．２ＧＨｚ时最大吸收量有３５ｄＢ。◆
４）噪声抑制吸收片：机箱内信号产生的寄生噪声和非放
电噪声必须处理，最有效的方法是在电路片间和机箱内放置吸收片，此片是可弯曲的。性能从１００ＭＨｚ至１０ＧＨｚ，分宽带、高绝缘性、难燃、耐热等。它是吸收近区场波，这种干扰源的磁场强度远大于电场强度，因而吸收片主要是靠磁损耗起作用。
５）超轻量无纺布型吸收材料：玻璃纤维或合成纤维做成
的无纺布其内部含有不锈钢纤维，在拉伸切削时扭曲成卷曲形，因而无极化特性。此不锈钢纤维含量极小，因而整体无纺如果玻璃布比重很小，变化纤维含量就能做出很柔软的产品。
纤维含量多即有难燃性，所以无纺４有绝热性、吸音性。其吸收原理是加电场后能激励起偶极矩中电荷，如果电磁波波长接近此等效金属棒长二倍时就会产生共振，从而产生很大热等效介电常数与不电流，电磁波能量变成热能即吸收电磁波。
锈钢丝含量有关，含量大介电常数就大。对园极化波，吸收系数在３－－－－１０ＧＨｚ时约—２０－－－－—３０ｄＢ。常用于轻便、耐侯、耐热、难燃环境场合。也可以成为角锥材料的基材。南京洛普公司微波暗室事业部研制的难燃吸收材料电性能保持了传统的聚氨脂泡沫塑料吸收材料的吸收性能外，还有大功率承受能力、安全环保、洁净卫生、结构稳定等显著特点，１９９９年国家专利。
单元回路元
图１计算机控制型电波吸体的构成概念
６）微小孔型吸收体：由于铁氧体制造过程中受到透磁率
频率离散性及材料厚度的限制往往不能在同一铁氧体上实现二个或三个高阶匹配频率，解决此问题的方法就是在铁氧体尺寸的变化，材料的等效参数就能上开小孔，依据孔的形态、
等效变化，使原有的频率向高端变化。用激光加工钻孔能达到精确的设计值。此外在原有的吸收材料表面装上各种导体元，产生容性或导波性机能，能使原有匹配频率反向向低频变化，结果能达到材料薄层化。
参考文献：
［１］杨文麟．电磁波吸收材料的研制及发展动向［Ｊ］．电子
质量，２００５，５：５４－７２．
［２］小塚洋司．新しぃ电波吸收体技术［Ｊ］．电子情报通信
（１２）：９３２－９３６．学会，２００５，８８
（材料开发编）ＯＨＭ［３］次世代电波吸收体の动向ＰａｒｔⅡ
２００４年０６ｐ５０－－－６２．
７）由人工材料制成的吸收体：早先就有过一种称为亚元
８０
电子质量