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介电型电磁波吸收体的设计理论研究

陈健健  
【摘要】:伴随着电子技术的飞速发展,电子产品日趋普及。但电子产品在给人们带来巨大便利的同时,也带来了一定的危害。尤其是随着内藏信息处理装置的电子机器的极大普及,以及CPU的运算速度越来越高速化,由此产生的高频电磁波辐射和噪音污染也越来越严重。研究表明,放射妨害电磁波能影响信息系统装置的信号传播,造成系统装置误动作,带来不可预知的灾害,另外,长时间在电磁波辐射源汇集区附近工作、学习和生活,也能对人的身心健康造成严重危害,鉴于此,国际卫生组织已经将电磁辐射污染列为继水、空气和固体废弃物污染之后的第四大环境污染。而在军事安全领域,隐身和信息泄露防护更是衡量各国军事安全实力的重要标志。当前,电磁辐射防护已经成为国际科研的热点。 电磁辐射防护主要采用屏蔽和吸收的方法,屏蔽方法仅是将电磁波反射回去,并没有根除电磁波。而采用电磁波吸收材料能把电磁辐射转化成为热能吸收掉,消除电磁辐射危害,并彻底杜绝二次污染,是最理想的选择。因此,研究制备高性能的电磁波吸收材料已经成为电磁辐射防护的关键。 电磁波吸收材料是典型的功能材料,理论设计是其灵魂。只有建立比较完备的理论体系才能够更好的进行先进材料的设计与制备。本文主要依据传输线理论,深入研究介电型电磁波吸收体的各种模型及其理论设计,并进行相应的实验验证。具体研究内容为:单层无反射曲线(MNC);单层电磁波吸收体设计;λ/4型无反射曲线(DNC);λ/4型电磁波吸收体设计;双层夹膜电磁波吸收体。最后对磁性电磁波吸收体也进行探讨。MNC,DNC和磁性吸波体结构模型没有给出实验验证。但是两种无反射曲线可以用相对应的吸波体模型的吸收量来间接验证。磁性吸波体非介电吸收体,本文仅是在前面成熟模型的基础之上进一步拓展。单层吸波体采用文献报道的实验数据进行验证,λ/4型吸波体和双层夹膜吸收体采用石膏作为基材来验证。实验结果表明我们的理论模型设计与实验值相当吻合,具有很高的可靠性。理论模型之间是可以相互推导,相互支撑。依托这些基础模型就可以去设计更为复杂的吸波体,如多层介质模型或多次λ/4结构重复模型等。本研究为设计先进电磁波吸收体奠定理论基础,并具有重要指导意义。 但也要看到,由于实验条件很难满足理论要求的精确度以及材料尺寸、结构等对材料电磁参数的影响,电磁波吸收的复杂性尚未完全解明。所以对更复杂和更先进的吸波体而言如何对理论模型做进一步的修正是有待我们下一步更为细致、具体地展开。


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