El material absorbente de ondas electromagnéticas tiene un gran lapso de frecuencia de trabajo: ondas milimétricas de muy baja frecuencia de 9 kHz a 110 ghz. Bajo diferentes frecuencias, el mecanismo físico de la interacción entre las ondas electromagnéticas y la materia es completamente diferente, lo que significa que detrás de la palabra "absorción" hay una lógica de diseño de materiales muy diferente.
En la banda de baja frecuencia (mhz a ghz), la longitud de onda de las ondas electromagnéticas es más larga, y la respuesta magnética de los materiales magnéticos es dominante. Los materiales absorbentes se basan principalmente en mecanismos de pérdida magnética como la pérdida de estancamiento magnético, la pérdida de vórtice y la resonancia natural para convertir la energía electromagnética en energía térmica. El problema central de la absorción de ondas en la banda de baja frecuencia es que la longitud de onda es demasiado larga: para lograr una coincidencia efectiva de resistencia y una ruta suficiente de propagación de ondas electromagnéticas, el material a menudo necesita un mayor espesor.
En el segmento de alta frecuencia (ghz a ondas milimétricas), la longitud de onda de las ondas electromagnéticas es corta y la respuesta magnética del material disminuye rápidamente. En este momento, la absorción de ondas se basa principalmente en el mecanismo de pérdida dieléctrica: la conversión de energía electromagnética en energía térmica a través de la polarización dipolo, la polarización de la interfaz y la pérdida de conducción. El desafío central de la absorción de ondas de alta frecuencia es cómo lograr una absorción de banda ancha y alta eficiencia dentro de un espesor extremadamente delgado.
Insights centrales:Comprender esta relación de correspondencia entre frecuencia y mecanismo es el primer paso para seleccionar correctamente los materiales absorbentes de ondas.
2. materiales absorbentes de ondas de baja frecuencia: la "acumulación gruesa y delgada" dominada por la pérdida magnética
Los materiales absorbentes de baja frecuencia están dirigidos principalmente a ondas electromagnéticas de baja frecuencia de MHz a ghz, y su mecanismo central de pérdida es la pérdida magnética.
Sistema de materiales
Los absorbentes de los materiales absorbentes de baja frecuencia son principalmente materiales metálicos magnéticos. Los materiales absorbentes típicos de baja frecuencia incluyen:
- FerritasEs el material absorbente de ondas de baja frecuencia más clásico, incluyendo la ferrita de níquel - zinc tipo Espinela (niznferrite) y la ferrita de manganeso - zinc (mnznferrite). Los picos de resonancia de las ferritas de níquel - zinc se distribuyen en la banda de 400 - 1000 MHz y se consideran la primera opción para los materiales absorbentes de ondas de baja frecuencia. Las ferritas de manganeso y zinc no solo pueden mantener una alta permeabilidad magnética en la banda P (230 MHz - 1000 mhz), sino que también tienen un buen rendimiento de absorción de ondas. Las ferritas tienen una buena coincidencia de resistencia a baja frecuencia.
- Polvo de metal magnético(como polvo de hierro, polvo de cobalto, Fesi en forma de placa y materiales fesial) absorben ondas electromagnéticas a través de pérdidas de estancamiento magnético y pérdidas de vórtice. En la banda de baja frecuencia de 1 - 2ghz, los materiales absorbentes son principalmente materiales Fesi o fesial en forma de chip.
- Base de carbono y materiales compuestosAl combinar materiales magnéticos y conductores con otros materiales de matriz, se puede lograr una absorción efectiva de ondas electromagnéticas de baja frecuencia.
Rendimiento clave
Los indicadores de rendimiento centrales de los materiales absorbentes de ondas de baja frecuencia incluyen la parte real de la permeabilidad magnética (mu 'y la sección transversal del ángulo de pérdida magnética (tan Delta mu). Cuanto mayor sea la conductividad magnética, mayor será la capacidad de conversión de las ondas electromagnéticas de baja frecuencia. Por ejemplo, el material absorbente ns1000 tiene una conductividad magnética de 110 a 1 MHz y un buen efecto de conversión absorbente en la banda de 20 MHz a 2 ghz. La frecuencia aplicable de los materiales absorbentes de baja frecuencia cubre el rango de 1 MHz a 3 ghz.
Aplicaciones típicas
La etiqueta metálica RFID / NFC de 13,56 MHz es una aplicación clásica de materiales absorbentes de baja frecuencia. En equipos electrónicos de potencia como el tablero de control del motor, el material absorbente de ondas de baja frecuencia puede eliminar la interferencia electromagnética sin cambiar el software y el hardware. Los materiales absorbentes de ondas de baja frecuencia también son ampliamente utilizados en escenarios como el blindaje electromagnético, la protección de equipos de comunicación y la mejora del entorno electromagnético.
3. materiales absorbentes de alta frecuencia: "banda ancha ligera" dominada por la pérdida dieléctrica
Los materiales absorbentes de alta frecuencia están dirigidos principalmente a ondas electromagnéticas por encima de ghz, y su mecanismo central de pérdida es la pérdida dieléctrica. En la banda de alta frecuencia, la conductividad magnética del material se decae rápidamente, lo que requiere confiar en las constantes dieléctrico (epsilon 'y Epsilon ") para coincidir con la resistencia del espacio libre y lograr una absorción eficiente.
Sistema de materiales
Los absorbentes de los materiales absorbentes de alta frecuencia son principalmente materiales dieléctrico:
- Polvo de hierro carbonilEs el absorbedor más dominante en la banda de alta frecuencia de 2 - 18ghz. Su reflectividad está entre - 0,5 y 0,2 db. Softzorb de Laird ™ La serie MCS cubre la banda de 800mhz a 18ghz.
- Materiales de FerritaTambién es ampliamente utilizado en el campo de la absorción de ondas de alta frecuencia, con las ventajas de alta tasa de absorción, recubrimiento delgado y Banda de frecuencia ancha.
- NanomaterialesCon las características del efecto túnel, el efecto cuántico, el efecto de tamaño pequeño y el efecto de interfaz, el recubrimiento es delgado y el ancho de banda de absorción de frecuencia se utiliza como material absorbente de alta frecuencia.
- Nanotubos de carbono y GrafenoEs el material preferido para la absorción de ondas electromagnéticas de alta frecuencia, con las características de baja densidad y excelente pérdida dieléctrica.
- Polímeros conductoresLos materiales con buenas propiedades absorbentes de alta frecuencia se pueden preparar mediante el dopaje o la combinación.
En la banda de ondas milimétricas (por encima de 30 ghz), eccosorb de Laird ™ Mmi y JC - S - NEX cubren bandas de más de 35 - 100 GHz y 35 - 100 ghz, respectivamente.
Rendimiento clave
Los materiales absorbentes de alta frecuencia persiguen la absorción de banda ancha, la alta tasa de absorción, la ligereza y el adelgazamiento. El ancho de banda de absorción efectivo (eab, rango de frecuencia de pérdida de reflexión < 10 db) es un indicador importante para evaluar los materiales absorbentes de alta frecuencia. Eccosorb de Laird ™ El BSR - C proporciona una alta absorción de pérdida en la banda de 6 - 18ghz. La serie ha de nuevos materiales de platino cubre una banda ultra ancha de 100 MHz a 110 ghz.
Aplicaciones típicas
Los materiales absorbentes de alta frecuencia juegan un papel clave en los campos del sigilo del radar, la compatibilidad electromagnética (emc) y la supresión de interferencias de comunicación. En la cavidad del amplificador de potencia de radiofrecuencia y el módulo T / R del radar de matriz escalonada, el material absorbente de alta frecuencia se utiliza para inhibir la resonancia y los armónicos de la cavidad. En las comunicaciones 5G y los radares de ondas milimétricas, los materiales absorbentes de alta frecuencia se utilizan para inhibir la interferencia de ondas superficiales y lóbulos laterales.
IV. baja frecuencia vs alta frecuencia: una tabla para entender las diferencias
| Dimensión |
Materiales absorbentes de ondas de baja frecuencia |
Materiales absorbentes de alta frecuencia |
| Rango de frecuencia típico |
1MHz–3GHz |
800MHz–110GHz |
| Mecanismo de pérdida central |
Pérdida magnética (estancamiento magnético, vórtice, resonancia natural) |
Pérdida dieléctrica (polarización dipolo, polarización de interfaz, pérdida de conducción) |
| Absorbentes típicos |
Ferritas (nizinc / mnzinc), Fesi / fesial en forma de placa, polvo de metal magnético |
Polvo de hierro carbonil, nanotubos de carbono, grafeno, nanomateriales |
| Parámetros clave de rendimiento |
La parte real de la conductividad magnética mu 'y el ángulo de pérdida magnética tan Delta Mu |
Constante dieléctrica Epsilon '/ Epsilon ", ancho de banda de absorción efectivo eab, pérdida de reflexión RL |
| Características del grosor |
La absorción de baja frecuencia generalmente requiere un mayor espesor. |
Se puede hacer muy poco |
| Aplicaciones típicas |
Etiquetas antimetales RFID / nfc, supresión EMI del tablero de control del motor |
Sigilo de radar, ondas milimétricas 5g, supresión de resonancia de cavidad |
V. investigación de materiales absorbentes de ondas de alta y baja frecuencia de la marca de platino
Fundada en 2016, Advanced Academy (shenzhen) Technology co., Ltd. (conocida como "advanced Academy technology") es una empresa nacional de alta tecnología centrada en materiales de blindaje, materiales absorbentes de ondas, recubrimientos de sustratos flexibles y pulpa de metales preciosos, con la marca registrada independiente "research platinum".
Los materiales absorbentes de alta y baja frecuencia producidos por la compañía cubren un rango de banda ancha de 1 MHz a 110 ghz, lo que puede proporcionar un plan específico de selección de materiales de acuerdo con las características de interferencia electromagnética de diferentes segmentos de frecuencia.
Investigación de materiales absorbentes de alta frecuencia de la marca de platino
Con polvo de hierro carbonil, nanomateriales y materiales compuestos a base de carbono como absorbentes centrales, es adecuado para escenarios como Sigilo de radar, equipos de comunicación 5g, radar de ondas milimétricas y supresión de resonancia de cavidad de amplificación de potencia de radiofrecuencia. El coeficiente medio de reflexión de los materiales absorbentes compuestos en la banda de 2 - 18ghz puede alcanzar - 25db.
Investigación de materiales absorbentes de ondas de baja frecuencia de la marca de platino
Con ferritas y micropolvos metálicos magnéticos como absorbentes centrales, es adecuado para etiquetas antimetales RFID / nfc, supresión EMI del tablero de control del motor, blindaje electromagnético y protección de equipos de comunicación. Mantener altas características de permeabilidad magnética en la banda de 1 MHz a 3 ghz.
Estudiar el material absorbente de resonancia de la cavidad de la placa de platino
Diseñado especialmente para la cavidad de microondas, puede atenuar eficazmente la resonancia de la cavidad y reducir el factor q en el rango de frecuencia de 1 a 20 ghz.
6. consideraciones de selección: decisiones de ingeniería desde la frecuencia hasta los materiales
Frecuencia de interferencia del objetivo
En primer lugar, debemos aclarar las bandas de interferencia electromagnética que deben tratarse. La interferencia de baja frecuencia (mhz a GHz de baja frecuencia) da prioridad a los materiales de pérdida magnética; La interferencia de alta frecuencia (por encima de ghz) da prioridad a los materiales de pérdida dieléctrica.
Selección del mecanismo de pérdida
La banda de baja frecuencia se basa principalmente en la pérdida magnética, dando prioridad al sistema de ferritas y micropolvos metálicos magnéticos; La Sección de alta frecuencia se basa principalmente en la pérdida dieléctrica, dando prioridad al polvo de hierro carbonil, los nanotubos de carbono y los sistemas de nanomateriales.
Espesor y espacio de instalación
Los materiales absorbentes de ondas de baja frecuencia generalmente requieren un mayor espesor para lograr una absorción efectiva; Los materiales absorbentes de alta frecuencia pueden lograr un diseño delgado. En escenarios con espacio limitado, es necesario hacer una compensación entre el rendimiento de absorción y el espesor.
Banda ancha vs banda estrecha
Los materiales absorbentes de banda ancha cubren un amplio rango de frecuencia y son adecuados para entornos electromagnéticos complejos; Los materiales absorbentes de banda estrecha tienen una pérdida de reflexión extremadamente alta en una frecuencia específica (hasta más de 20 db), lo que es adecuado para escenarios con una frecuencia de interferencia única conocida.
VII. observaciones finales
Las diferencias esenciales entre los materiales absorbentes de alta y baja frecuencia se deben a los diferentes mecanismos físicos por los que las ondas electromagnéticas interactúan con la materia en diferentes frecuencias. La banda de baja frecuencia se basa en la pérdida magnética "acumulación gruesa y delgada", y la banda de alta frecuencia se basa en la pérdida dieléctrica "banda ancha ligera" - los dos juntos constituyen un sistema de supresión de interferencia electromagnética de banda completa de MHz a 110ghz.
Desde etiquetas antimetálicas RFID hasta radares de ondas milimétricas 5g, desde la supresión EMI del panel de control del motor hasta la eliminación de la resonancia de la cavidad del amplificador de potencia de radiofrecuencia, los materiales absorbentes de alta y baja frecuencia están empujando el concepto de protección electromagnética de "absorción" en lugar de "reflexión" desde el laboratorio a todos los rincones del mundo real de la ingeniería. Comprender la relación de correspondencia de tres secciones entre frecuencia - mecanismo - material es la premisa central para la selección correcta de materiales absorbentes.
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