2020年吸波材料行业市场调研分析及应用市场发展综述

2020年吸波材料行业市场调研分析及应用市场发展综述

吸波材料（微波吸收材料）：将电磁波转换为其他形式的能量（如机械能、电能和热能）而消耗掉的材料。要想对电磁波进行有效的吸收，吸波材料必须满足两点：①使电磁波最大限度进入到材料内部，以减少电磁波的直接反射；②电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电磁波进行有效的吸收和衰减。

（1）产品分类：吸波材料按成型工艺和承载能力可分为：涂覆型吸波材料和结构型吸波材料;按吸波原理可分为：吸收型吸波材料和干涉型吸波材料；按损耗机理可分为：电阻型吸波材料、介电损耗型吸波材料和磁损耗型吸波材料等；按新型材料可分为高分子基复合吸波材料、新型纳米吸波材料、碳纤维吸波复合材料、碳化硅纤维吸波复合材料等。具体分类为：

吸波材料产品分类

（2）吸波剂（吸收剂）：吸波材料主要组分包括吸波剂和基体材料，吸波剂提供吸波性能，是吸收电磁波的主体基料；基体材料提供粘接或承载等性能。

（3）产品分类：吸波剂通过特定的工艺技术配制而成，具有高吸收电磁波的特性，且质量轻、物化性能稳定、便于应用。该产品按作用原理可分为电损耗型和磁损耗型吸波剂。电损耗型吸波剂的吸收效率取决于材料的介电常数，主要以碳黑、石墨、碳化硅和特种碳纤维等为代表的电阻型吸波剂；磁损耗型吸波剂对电磁波的衰减主要来自于磁损耗，如铁氧体、羰基铁粉等；按新型材料可分为纳米吸波剂、高分子聚合物吸波剂，如纳米吸波剂包括纳米碳纤维、纳米铁氧体、碳纳米管、纳米磁性金属粉、层状磁性石墨烯等类型；高分子聚合物吸波剂可分为导电高分子吸波剂、视黄基席夫碱盐吸波剂等。

吸波剂产品分类

（4）吸波剂应用：

1、吸波材料领域：吸波材料开始是应用于美国“隐身“战斗机上，因而这类材料又称作隐身材料或者雷达吸收材料(RAM)。而在电子产品日益普及，个人计算机中央处理器时钟脉冲频率升高，局域网（LAN）等移动通信设备的工作频率上升到吉赫(GHz)频段，电磁辐射几乎无处不在的当今时代，吸波材料更广泛的应用于抗电磁干扰(EMI)、保温节能和人体保护等民用领域。

①军事方面：在飞机、坦克、导弹、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂覆吸波材料，就可以吸收侦察电波、衰减反射信号，从而突破敌方雷达防区，是反雷达侦察和减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击的的一种有力手段和方法。

②民用方面：

--改善整机性能：飞机机身对电磁波反射产生的假信号，可能会导致高灵敏机载雷达假截获或假跟踪;飞机或舰船上的几部雷达同时工作时，雷达收发天线间的串扰有时会十分严重，机上或舰上自带的干扰机也会干扰到自带的雷达或通信设备。因此，为减少诸如此类的干扰，国内外常用吸收电磁波优良的磁屏蔽材料来提高雷达或通信设备的性能。如在雷达或通信设备机身、天线和周围一切干扰物上涂覆吸波材料，则可使它们更灵敏、更准确地发现敌方目标;在雷达抛物线天线开口的四周壁上涂覆吸波材料，可减少副瓣对主瓣的干扰和增大发射天线的作用距离，对接收天线则起到降低假目标反射的干扰作用;在卫星通信系统中应用吸波材料，将避免通信线路间的干扰，改善星载通信机和地面站的灵敏度，从而提高通信质量。

--吸波材料在电子抗干扰中的应用：随着电子技术的飞速发展，电子产品尤其是移动通讯设备、计算机、各种一般家用电器的普及，人们的生活环境已经遭受到电磁波的严重污染，电子环境由于城市高层建筑的增多在不断恶化，如何减少电磁波的干扰已成为全球电子行业普遍关注的问题。目前用于降低电磁波干扰的产品和吸波材料的产量正与日俱增，新产品也不断涌现。

--吸波材料在建筑上的应用:建筑吸波材料延用了军事中吸波材料的概念，但是也有显著的差异。军事上雷达的电磁波要求频率更高，频段更窄。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国吸波材料市场运营格局及投资潜力研究预测报告》统计数据显示：在材料成本方面，军事领域的吸波材料成本较高。要将吸波材料用于建筑领域，降低材料成本则是一个必须考虑的因素，选择经济有效的吸波材料应用于建筑物防辐射，才是推广应用的前提。在电磁环境易受到污染的公共建筑、公共场所、居民小区等区域，可开发具有吸波性能的建筑材料，使建筑物对电磁波具有强吸收、低反射的作用来减少电磁辐射所带来的各种不良影响。

--吸波材料在人体防护上的应用：目前，人类生存环境不断恶化，即废气、废水、废渣和噪音四大污染之后，电磁辐射这一“隐形杀手”对人们的生存空间造成较大污染。医学研究证明，电磁辐射对人体中枢神经系统、血液、心血管系统、生殖系统以及免疫系统均有不同程度的危害。长期处于电磁辐射中，人们会感到头晕目眩、四肢乏力、口干舌燥、食欲不振、视力下降、情绪烦躁等，重则女子月经不调、男子性机能减退、诱发癌变、畸胎等，严重威胁人们正常的学习、工作和生活。

目前，解决电磁辐射对人体的危害主要方法有两种：一是距离保护；而是屏蔽保护。前者主要是环境中的电磁辐射会随着距离的增大而迅速减弱，与辐射保持较大距离，可起到一定的保护作用。而后者是利用吸波材料的屏蔽，对人体进行防护。当前，“薄、轻、宽、强”是稀薄材料在人体防护领域严重的主要方向，如纳米吸波材料等。

2、吸波剂领域：这里将吸波剂分为无机（铁系）、有机（碳系）、陶瓷（陶瓷系）以及其他领域：

①无机为主体吸波剂：

--铁系吸波剂（主要应用在军事、国防领域的吸波材料中）

1）金属铁微粉：金属铁微粉吸波剂主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收衰减电磁波,主要包括金属铁粉、铁合金粉、羰基铁粉等。金属铁微粉吸收剂具有较高的微波磁导率,温度稳定性好等优点,但是其抗氧化、抗酸碱能力差,介电常数大,频谱特性差,低频吸收性能较差,而且密度大。

2）多晶铁纤维：多晶铁纤维具有很好的磁滞损耗、涡流损耗及较强的介电损耗,并且是良好的导体,在外界电场作用下,其内部自由电子发生振荡运动,产生振荡电流,将电磁波的能量转化成热能,从而削弱电磁波。

3）铁氧体：铁氧体吸波材料是研究较多也较成熟的吸波材料。它的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽;不足之处是相对密度大,使部件增重,以至影响部件的整体性能,高频效应也不太理想。在研制铁氧体方面日本处于世界领先地位,研制出一种由阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的双层结构高效宽频吸波涂料,可吸收1-2GHz的雷达波,反射率为-20dB,是目前最好的吸波吸收剂。

4）树枝状多层次铁基材料：北京师范大学与北京理工大学和美国特拉华州立大学等高校合作，通过氧化还原等方法实现了从alpha-Fe2O3到Fe、Fe3O4 和gama-Fe2O3的相转变。转变后的铁基材料仍具有Alpha-Fe2O3的树枝状结构，且拥有优异的电磁波吸收性能。

--碳系吸波剂（主要应用在民用领域的吸波材料中）：

1）石墨、乙炔炭黑：研究资料显示，乙炔炭黑属介电型吸收剂,由于其粒径为纳米（nm）级,不仅能吸收电磁波,还能有效抑制红外辐射;石墨在二战期间就被用来充填在飞机蒙皮的夹层中吸收雷达波,由于其密度低,也常被用来充填在蜂窝夹层结构中。导电炭黑还被用来与高分子材料复合,调节高分子复合材料的导电率,达到吸波效果,但石墨、乙炔炭黑作为高温吸收剂的缺点是高温抗氧化性差。

2）碳纤维：碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热所形成的纤维状碳材料,它是不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的物质,其碳含量为90%以上。随碳化温度的升高,碳纤维结构由乱层结构向三维石墨结构转化,层间距减小,电导率逐步增大,易形成雷达波的强反射体,如高温处理的石墨纤维。低温处理的碳纤维,结构疏松散乱,是电磁波的吸收体,是良导电性的电损耗材料。因此,只有经过特殊处理的碳纤维才能吸收雷达波。

3）碳纳米（nm）管：在1991年发现碳nm管(CNTS)以来,众多研究者对它的nm和微型器件的研究更加重视。碳nm管作为导电物质,其特殊的物理和化学性能使得它广泛的被用作吸波材料。

4）层状磁性石墨烯：石墨烯因其高介电损耗特性可被作为电磁波吸收剂来使用，然而缺乏磁性及磁损耗能力这一缺点却限制了其应用。南京航空航天大学何建平教授采用了较为简便的溶剂热法将磁性Fe3O4键合在石墨烯表面，合成除了层状磁性石墨烯。Fe3O4的引入不仅改善了阻抗匹配，还增加了磁损耗能力，使得电磁波吸收能力大幅度提高。

--陶瓷系吸波剂：由于高速飞行器组件上的雷达吸波材料要承受长时间高温工作的特点，而陶瓷材料具有优良的力学性能和热物理性能,特别是耐高温、强度高、蠕变低、膨胀系数小、耐腐蚀性强和化学稳定性好,同时又具有吸波功能,能满足隐身的要求,因此已被广泛用作吸收剂。陶瓷吸波材料主要代表有碳化硅吸波材料、碳化硅复合吸波材料。

1）碳化硅：在陶瓷吸波材料中,碳化硅是制作多波段吸波材料的主要组分,有实现轻质、薄层、宽频带和多频段吸收的可能,应用前景广阔。

2）碳化硅复合材料:碳化硅-碳纤维材料综合了SiC耐高温氧化和碳纤维的高强度与导电优点而成为一类新型陶瓷纤维材料,其损耗效应综合了介电损耗和磁损耗。

②有机为主体吸波剂：主要用于军事、国防民航领域的吸波材料中。

1）导电高分子类吸波剂：导电高分子是由具有共轭π键的高分子通过电化学或化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料,其导电机理一般认为是掺杂导电高分子的载流子是孤子、极化子和双极化子等。

2）视黄基席夫碱类吸波剂：视黄基席夫碱盐具有吸收无线电波的特异性能,在国防建设和军事领域都有非常重要的意义。1987年美国研制出一种非铁氧体基吸波剂,它就是由多种视黄基席夫碱盐组成的含双键的聚合物,其吸波性能良好,质量仅为铁氧体的1/10,对雷达波的衰减可达80%以上,特定类型的视黄基席夫碱盐可吸收特定的雷达波波长,因此通过对这些特定的视黄基席夫碱盐进行搭配、组合,从而达到宽频的吸波效果。这一报道引起了人们对席夫碱研究的重视,为视黄基席夫碱的研究开辟了新的领域。

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