高精度测量微波吸收特性的复合纳米材料面世
- 2021/3/11 9:50:39 25970
- 来源：仪表网
北京航空航天大学教授单光存团队经过多年的攻关，研发了一种具有微波吸收特性的复合纳米材料，该材料的制备成本低、产量高、微波吸收性能优异，对实现高精度微波谐振测控技术有关键作用。
微波吸收材料是一种能够吸收微波、电磁能而反射和散射较小的材料。微波谐振测控技术是指依靠微波谐振腔的高灵敏度来进行高精度测量测控，由于微波谐振腔具有很高的品质因数，因而灵敏度很高，可以用来微波谐振测量测控。值得一提的是，谐振频率是谐振腔重要的参数，通过对谐振腔谐振频率的测量是目前快速、有效的测量方法。
在单光存看来，微波吸收特性的复合纳米材料是实现高精度微波谐振测控技术的关键。
微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1米~1毫米之间的电磁波。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。
由于微波的特性，其在空气中传播损耗很大，传输距离短，但机动性好，工作频宽大，除了应用于5G移动通信的毫米波技术之外，微波传输多在金属波导和介质波导中。
波导(WAVEGUIDE)，用来定向引导电磁波的结构。
在电磁学和通信工程中，波导这个词可以指在它的端点间传递电磁波的任何线性结构。但初和常见的意思是指用来传输无线电波的空心金属管。这种波导主要用作微波频率的传输线，在微波炉、雷达、通讯卫星和微波无线电链路设备中用来将微波发送器和接收机与它们的天线连接起来。
常见的波导结构主要有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、圆波导、微带线、平板介质光波导和光纤。从引导电磁波的角度看，它们都可分为内部区域和外部区域，电磁波被限制在内部区域传播(要求在波导横截面内满足横向谐振原理)。
为了研发性价比更高的微波吸收材料，研究团队另辟蹊径，采用镁粉、二氧化硅纳米粉、二硫化碳为前驱体，真空管式炉为实验装置，利用汽-固反应，制备了含有碳、硅、氧三种元素的纳米材料。
这种复合纳米材料不仅微波吸收性能好，而且原材料廉价易得，易于加工制造，如果改进炉膛尺寸还可以进一步提高单次实验的产量。随着4G时代的广泛应用和5G时代的到来，人们对电磁波污染越来越重视，微波吸收特性的材料逐渐被关注。
研发过程并非一帆风顺，复合材料界面调控成为摆在单光存团队面前的难题，界面问题是很多研究要面对的既基本又复杂的问题，只是不同的研究关注的点不同，这项研究需要解决界面之间的耦合问题以及对电磁信号的影响。
资料来源：百科、中国科学报
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