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鐵氧體吸波材料的工作原理
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鐵氧體吸波材料的工作原理

鐵氧體吸波材料的工作原理鐵氧體、吸波材料既是具有磁吸收的磁介質又是具有電吸收的電介質是性能極佳的一類吸波材料。在低頻段,主要來源于磁滯效應、渦流效應及磁后效的損耗造成鐵氧體對電磁波的損耗;在高頻段,鐵氧體對電磁波的損耗則主要來源于自然共振損耗、疇壁共振損耗及介電損耗。(電損耗機制)介電損耗是微波鐵氧體中電損耗的主要原因,電荷不能像導體那樣通過處于電場中的電介質,但在電場作用下電荷質點會發生相互位移,使得正負電荷中心分離,形成許多電偶極子,此過程即為極化。在發生極化的過程中,以熱的形式損耗掉的部分電荷即產生電損耗。一般認為多晶電磁介質的極化主要來源于電子極化、離子極化、固有電偶極子取向極化和界面極化四種機制。晶格空位、介電體的不均勻性以及高導電性如的存在是固有電偶取向極化引起介電損耗的主要原因;由界面極化引起介電損耗的主要原因是高電導率的零相彌散分布。鐵氧體的介電損耗基本上是由于兩種價態鐵的存在即和所造成的電子過剩,則電子會從一種鐵離子跑到另一種鐵離子上去,在此過程中會造成一些傳導和介電損耗。(磁損耗機制)磁損耗即為磁性材料在交變磁場中產生的能量損耗,主要由磁滯損耗、渦流損耗和剩余損耗引起。(磁滯損耗)磁滯損耗是指在不可逆躍變的動態磁化過程中,克服各種阻尼作用而損耗了外磁場供給的一部分能量。磁滯回線的面積在數值上等于每磁化一周的磁滯損耗的數值,即:降低磁滯損耗的方法是減小鐵磁材料的矯頑力 ,矯頑力 降低使磁滯回線變窄,它所謂的面積減小,從而降低磁滯損耗。(渦流損耗)將導體放置于變化的磁場時,在導體內部會產生感應電流即渦流,渦流不能像導線中的電流那樣輸送出去,而是使磁芯發熱造成能量損耗,即渦流損耗。若材料的厚度為 ,電阻率為 ,引入常數 ,則一個周期內材料的渦流損耗 可表示:可以看出,渦流損耗 與交變磁場頻率 成正比,與厚度 的平方成正比,與電阻率 成反比。由于W型六角晶系鐵氧體材料具有很高的電阻率,因此其渦流損耗系數很小,此外,頻率對鐵氧體渦流損耗的影響也不大。(剩余損耗)剩余損耗是指除了渦流損耗和磁滯損耗以外的其它所有損耗,來自磁化弛豫過程。不同材料在不同的頻率范圍,剩余損耗的機理不同由于其磁化弛豫過程的機理不同。在低頻弱場中,剩余損耗主要是磁后效損耗。在高頻情況下,尺寸共振損耗、疇壁共振損耗和自然共振損耗等均屬于剩余損耗的范疇。綜上所述,要得到高損耗的鐵氧體吸收劑,途徑有: 增大鐵磁體的飽和磁化強度 ;增大阻抗系數 ;減小磁晶各向異性場 ;由于共振頻率與磁晶各向異性場成正比,所以可以通過改變鐵磁體的磁晶向異性場,來實現對吸波材料收波段的控制,在實際制備操作過程中可以通過改變材料的成分和制備工藝加以控制。

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