No design de materiais absorventes, há uma regra verificada repetidamente: quanto maior a diferença de impedância entre o material e o espaço livre, mais difícil é para ondas eletromagnéticas entrar no interior do material.

Materiales absorventes tradicionais frequentemente usam ferritos de alta permeabilidade ou micropós de metal magnético como absortores - quanto maior a permeabilidade, maior a capacidade de "capturar" ondas eletromagnéticas. Essa lógica se mantém na faixa de frequência (nível MHz): o alto μ 'guia eficientemente linhas de campo magnético para o interior do material, e então as consume através de perdas magnéticas.

Mas na alta frequência acima do GHz, as coisas mudaram. A resposta magnética de materiais de alta permeabilidade desaparece rapidamente com frequência crescente, com uma diminuição de μ 'e um aumento de μ', resultando em uma diminuição aguda da capacidade de perda magnética. Mais importante, alta permeabilidade magnética muitas vezes significa que a impedência característica do material está severamente descompanhada com o espaço livre (cerca de 377 Ω). Ondes eletromagnéticas são fortemente refletidas na superfície dos materiais e não podem entrar. Como podemos falar sobre absorção?

2[UNK] Concordo de impadência: o "primeiro portão" de materiais de baixa permeabilidade

A combinação de impadência é um prerequisito para as ondas eletromagnéticas entrarem no interior dos materiais. De acordo com a teoria da linha de transmissão, a impedência de entrada normalizada do material Zin=√ (μr/ε r) · tanh [j (2 π ft/c) √ (μr ε r)]. Se a impedância da superfície está severamente descompanhada com o espaço livre, mesmo que o material tenha forte capacidade de perda, ondas eletromagnéticas serão refletidas de volta na interface.

Materiales de baixa permeabilidade naturalmente têm melhor potencial de coincidência de impedência - menor μ 'enfraquece a resposta magnética do material, equivalente à redução da impedência característica geral do material, fazendo-o mais próximo ao nível de impedência do espaço livre. Mas "potencial" não é igual a "realidade". Se a constante dielétrica for muito alta, a impedância material continuará a ser descompanhada.

Tecnologia avançada do Instituto alcança impedência de banda larga através do controle de gradientes constantes dielétricos. A parte real da constante dielétrica da superfície é controlada entre 3,5-6,0 (@10 GHz), e a parte imaginaria é controlada entre 0,3-0,8, de modo que o coeficiente de reflexão da superfície [UNK] Gamma [UNK]<0,15; A estrutura de gradiente de impedância da camada dielétrica baixa é formada aumentando a camada inferior ε para 15-25 e ε para 4-8. Esse design de gradiente é equivalente a um convertedor de comprimento de onda de quatro camadas, permitindo às ondas eletromagnéticas se adaptarem gradualmente às mudanças de impedência enquanto entram na camada de material por camada, em vez de encontrarem mudanças súbitas em uma única interface. A proporção de bandas de frequência com reflexão vertical de incidentes melhor que -12 dB na faixa de 8-18 GHz medida pelo material excede 85%.

3[UNK] Perda Dieelétrica: o "motor principal" responsável por mais de 70% de atenuação energética

Em materiais de baixa permeabilidade, a contribuição da perda magnética é relativamente limitada, e a perda dielétrica representa mais de 70% da tarefa de atenuação da energia. Tecnologia avançada do Instituto tem ativado quatro tipos de mecanismos de polarização através de engenharia de defeitos em múltiplas escalas para construir uma "rede de energia de fogo" de perda dielétrica:

Os quatro tipos de mecanismos de polarização são interconectados em frequência e distribuídos em diferentes camadas de materiais no espaço, formando coletivamente um sistema de perda dielétrica cobrindo 2-40 GHz.

4[UNK] O papel colaborativo da perda magnética: não dominante, mas indispensável

A baixa permeabilidade magnética não é igual a zero permeabilidade magnética. Em materiais de baixa permeabilidade, apesar de perdas magnéticas não dominarem, elas fornecem perdas suplementares críticas em faixas específicas de frequências e participam em ajustamento de impedância.

Introdução de Fe ∝ Fase SiÉ um caso típico. Em SiC/Fe Si@rGO No aerogel composto, a fase Fe ≮ Si contribui para o mecanismo de perda magnética, que forma um efeito sinergista com a perda condutiva e polarização da interface reforçada pela rede condutiva tridimensional de grafeno. Essa sinergia de múltiplas perdas de "perda dielétrica como perda principal e magnética como auxiliar" permite ao material alcançar uma perda mínima de reflexão de -46,68 dB a uma espessura de 3,0 mm, e manter a absorção efetiva na faixa de frequência completa de 4-18 GHz dentro de uma faixa de espessura de 1,5-5,0 mm.

No sistema composto Ba ∝ Co[UNK]Fe[UNK]₄O ₄₁ O parche baseado na resin a com um Co2Z: relação CIP de 1:1 alcançou uma largura de banda de absorção efetiva de 5,6 GHz (7,4-13 GHz) a uma espessura de 1,7 mm, cobrindo toda a banda X.

5[UNK] Sistema Material: Camião ligeira de carbono a cerâmica

O objetivo essencial de selecionar um sistema material para materiais de baixa permeabilidade absorventes é reduzir a densidade ao mesmo tempo manter a capacidade de perda dielétrica.

Materiales baseados em carbono (nanotubos de carbono, grafeno, fibras de carbono)É o "esqueleto" de um sistema de baixa permeabilidade magnética. Eles têm área de superfície alta específica, excelente condutividade e extremamente baixa densidade, e sua constante dielétrica pode ser controlada através de engenharia defeituosa e grupos funcionais de superfície. A alta condutividade de materiais de carbono puro pode levar a incumprimento da impedância, então é necessário compor-se com materiais dielétricos como SiC para equilibrar parâmetros eletromagnéticos.

Carbido de silício (SiC)É o material dielétrico de cerâmica mais utilizado em materiais de baixa permeabilidade absorvente. Os nanoúbios SiC têm excelente estabilidade de alta temperatura e propriedades dielétricas atuáveis, com vacanças de carbono e defeitos dopados de nitrogênio em sua lattice proporcionando perdas dielétricas efetivas de 12 GHz a 40 GHz. Tecnologia do Instituto Avançado combina SiC com materiais de carbono, utilizando a capacidade de perda dielétrica do SiC para complementar a perda condutiva de materiais de carbono.

MXeneComo um carbodo/nitrido de metal de transição bidimensional com alta condutividade e abundantes grupos funcionais de superfície, é um material ideal para construir redes de polarização da interface e perda condutiva. Em sistemas de baixa permeabilidade, MXene é geralmente usado em combinação com outros materiais para regular a constante dielétrica controlando a quantidade de preenchimento.

6[UNK] Considerações de seleção: Decisões de engenharia desde frequência até concordância de impedância

Quando os engenheiros escolhem materiais que absorvem baixa permeabilidade, as seguintes dimensões merecem atenção especial:

• Coincidir com a frequência alvo com o mecanismo de perda.As faixas de frequência de contribuição de diferentes mecanismos de polarização são diferentes. Prioridade é dada à polarização dipólica na banda C e algumas bandas X; Utilizar a polarização da interface da banda X para a banda K; A banda de frequência de ondas de milímetros depende da polarização de defeitos. Os materiais de baixa permeabilidade absorvente do Instituto Avançado de Tecnologia cobrem a gama de frequências completa de 2-40 GHz através do design colaborativo de quatro mecanismos de polarização.
• Verificação da impadência.Ao selecionar, não é suficiente focar apenas no valor de perda de reflexão do material, mas também confirmar as características de impedância correspondentes do material na banda de frequência alvo. Tecnologia do Instituto Avançado regula o coeficiente de reflexão da superfície [UNK] Gama [UNK]<0,15 através do controle de gradiente constante dielétrico, assegurando que ondas eletromagnéticas podem entrar efetivamente no interior do material.
• O compromisso entre espessura e densidade.Uma das vantagens dos materiais de baixa permeabilidade magnética é a capacidade de alcançar absorção de banda larga em espessuras mais finas. A largura de band a efetiva de absorção dos produtos de tecnologia avançada atinge ≥ 8 GHz na banda Ku/K/Ka, com densidade tão baixa como 0,9-1,6 g/cm ³, adequada para cenários com restrições estritas no peso e no espaço.
• Adaptabilidade ambiental.Materiales baseados em SiC e em carbono têm excelente estabilidade de alta temperatura e inerência química. Os materiais de baixa permeabilidade absortores do Instituto de Tecnologia Avançado têm uma gama de temperaturas de trabalho de -40 °C a 150 °C, adequada para uma ampla gama de temperaturas desde eletrônica de consumo até ambientes aeroespaciais.

7[UNK] Advanced Institute Technology XJY-D series low permeability absorbing materials

A série XJY-D de materiais de baixa permeabilidade magnética absorventes da Tecnologia do Instituto Avançado é principalmente baseada em perda dielétrica, com uma pequena quantidade de perda magnética sinergista como rotta técnica. Os principais parâmetros são os seguintes:

Fonte de dados:Instituto Avançado de Tecnologia

Os produtos da série XJY-D suportam corte de precisão de morte e ligação adesiva, e podem personalizar os métodos de espessura, tamanho e tratamento de superfície de acordo com as necessidades do cliente. O material é adequado para supressão de interferência eletromagnética em equipamento de comunicação 5G, radar de onda de milímetros, escondido EMC e dispositivos eletrônicos de precisão.

8[UNK] Conclusão

A essência de materiais absorventes de baixa permeabilidade é uma escolha de engenharia feita sob as restrições físicas da absorção eletromagnética de alta frequência - não buscando a maximização do único indicador de "alta permeabilidade", mas encontrando a solução óptima entre a combinação de impedência, perda dielétrica, densidade e espessura. Utiliza perda dielétrica em vez de perda magnética como principal mecanismo, utiliza uma combinação de impedância gradiente para assegurar que ondas eletromagnéticas podem entrar, utiliza sinergia de multipolarização para assegurar que ondas eletromagnéticas podem ser mantidas e consumidas, e utiliza sistemas de materiais ligeiros para assegurar que elas sejam usadas.

A evolução de materiais de ferrito para sistemas compostos baseados em carbono/cerâmica reflete o aumento da demanda de absorção de "aplicabilidade do nível MHz" para "estabilidade de onda de milímetros de banda larga". Entender a relação de engenharia entre μ 'e combinação de impedância, o mecanismo sinérgico de multipolarização da perda dielétrica, e o compromisso entre densidade e desempenho de absorção - estas são as chaves para actualizar materiais de baixa permeabilidade absorventes de "materiais funcionais" para "decisões de engenharia".