2020年吸波材料行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研分析及應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展綜述

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吸波材料（微波吸收材料）：將電磁波轉(zhuǎn)換為其他形式的能量（如機(jī)械能、電能和熱能）而消耗掉的材料。要想對(duì)電磁波進(jìn)行有效的吸收，吸波材料必須滿足兩點(diǎn)：①使電磁波最大限度進(jìn)入到材料內(nèi)部，以減少電磁波的直接反射；②電磁波進(jìn)入材料內(nèi)部后，要設(shè)法對(duì)入射的電磁波進(jìn)行有效的吸收和衰減。

（1）產(chǎn)品分類：吸波材料按成型工藝和承載能力可分為：涂覆型吸波材料和結(jié)構(gòu)型吸波材料;按吸波原理可分為：吸收型吸波材料和干涉型吸波材料；按損耗機(jī)理可分為：電阻型吸波材料、介電損耗型吸波材料和磁損耗型吸波材料等；按新型材料可分為高分子基復(fù)合吸波材料、新型納米吸波材料、碳纖維吸波復(fù)合材料、碳化硅纖維吸波復(fù)合材料等。具體分類為：

吸波材料產(chǎn)品分類

（2）吸波劑（吸收劑）：吸波材料主要組分包括吸波劑和基體材料，吸波劑提供吸波性能，是吸收電磁波的主體基料；基體材料提供粘接或承載等性能。

（3）產(chǎn)品分類：吸波劑通過(guò)特定的工藝技術(shù)配制而成，具有高吸收電磁波的特性，且質(zhì)量輕、物化性能穩(wěn)定、便于應(yīng)用。該產(chǎn)品按作用原理可分為電損耗型和磁損耗型吸波劑。電損耗型吸波劑的吸收效率取決于材料的介電常數(shù)，主要以碳黑、石墨、碳化硅和特種碳纖維等為代表的電阻型吸波劑；磁損耗型吸波劑對(duì)電磁波的衰減主要來(lái)自于磁損耗，如鐵氧體、羰基鐵粉等；按新型材料可分為納米吸波劑、高分子聚合物吸波劑，如納米吸波劑包括納米碳纖維、納米鐵氧體、碳納米管、納米磁性金屬粉、層狀磁性石墨烯等類型；高分子聚合物吸波劑可分為導(dǎo)電高分子吸波劑、視黃基席夫堿鹽吸波劑等。

吸波劑產(chǎn)品分類

（4）吸波劑應(yīng)用：

1、吸波材料領(lǐng)域：吸波材料開(kāi)始是應(yīng)用于美國(guó)“隱身“戰(zhàn)斗機(jī)上，因而這類材料又稱作隱身材料或者雷達(dá)吸收材料(RAM)。而在電子產(chǎn)品日益普及，個(gè)人計(jì)算機(jī)中央處理器時(shí)鐘脈沖頻率升高，局域網(wǎng)（LAN）等移動(dòng)通信設(shè)備的工作頻率上升到吉赫(GHz)頻段，電磁輻射幾乎無(wú)處不在的當(dāng)今時(shí)代，吸波材料更廣泛的應(yīng)用于抗電磁干擾(EMI)、保溫節(jié)能和人體保護(hù)等民用領(lǐng)域。

①軍事方面：在飛機(jī)、坦克、導(dǎo)彈、艦艇、倉(cāng)庫(kù)等各種武器裝備和軍事設(shè)施上面涂覆吸波材料，就可以吸收偵察電波、衰減反射信號(hào)，從而突破敵方雷達(dá)防區(qū)，是反雷達(dá)偵察和減少武器系統(tǒng)遭受紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈和激光武器襲擊的的一種有力手段和方法。

②民用方面：

--改善整機(jī)性能：飛機(jī)機(jī)身對(duì)電磁波反射產(chǎn)生的假信號(hào)，可能會(huì)導(dǎo)致高靈敏機(jī)載雷達(dá)假截獲或假跟蹤;飛機(jī)或艦船上的幾部雷達(dá)同時(shí)工作時(shí)，雷達(dá)收發(fā)天線間的串?dāng)_有時(shí)會(huì)十分嚴(yán)重，機(jī)上或艦上自帶的干擾機(jī)也會(huì)干擾到自帶的雷達(dá)或通信設(shè)備。因此，為減少諸如此類的干擾，國(guó)內(nèi)外常用吸收電磁波優(yōu)良的磁屏蔽材料來(lái)提高雷達(dá)或通信設(shè)備的性能。如在雷達(dá)或通信設(shè)備機(jī)身、天線和周圍一切干擾物上涂覆吸波材料，則可使它們更靈敏、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)敵方目標(biāo);在雷達(dá)拋物線天線開(kāi)口的四周壁上涂覆吸波材料，可減少副瓣對(duì)主瓣的干擾和增大發(fā)射天線的作用距離，對(duì)接收天線則起到降低假目標(biāo)反射的干擾作用;在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中應(yīng)用吸波材料，將避免通信線路間的干擾，改善星載通信機(jī)和地面站的靈敏度，從而提高通信質(zhì)量。

--吸波材料在電子抗干擾中的應(yīng)用：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品尤其是移動(dòng)通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)、各種一般家用電器的普及，人們的生活環(huán)境已經(jīng)遭受到電磁波的嚴(yán)重污染，電子環(huán)境由于城市高層建筑的增多在不斷惡化，如何減少電磁波的干擾已成為全球電子行業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。目前用于降低電磁波干擾的產(chǎn)品和吸波材料的產(chǎn)量正與日俱增，新產(chǎn)品也不斷涌現(xiàn)。

--吸波材料在建筑上的應(yīng)用:建筑吸波材料延用了軍事中吸波材料的概念，但是也有顯著的差異。軍事上雷達(dá)的電磁波要求頻率更高，頻段更窄。據(jù)中金企信國(guó)際咨詢公布的《2020-2026年中國(guó)吸波材料市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)格局及投資潛力研究預(yù)測(cè)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：在材料成本方面，軍事領(lǐng)域的吸波材料成本較高。要將吸波材料用于建筑領(lǐng)域，降低材料成本則是一個(gè)必須考慮的因素，選擇經(jīng)濟(jì)有效的吸波材料應(yīng)用于建筑物防輻射，才是推廣應(yīng)用的前提。在電磁環(huán)境易受到污染的公共建筑、公共場(chǎng)所、居民小區(qū)等區(qū)域，可開(kāi)發(fā)具有吸波性能的建筑材料，使建筑物對(duì)電磁波具有強(qiáng)吸收、低反射的作用來(lái)減少電磁輻射所帶來(lái)的各種不良影響。

--吸波材料在人體防護(hù)上的應(yīng)用：目前，人類生存環(huán)境不斷惡化，即廢氣、廢水、廢渣和噪音四大污染之后，電磁輻射這一“隱形殺手”對(duì)人們的生存空間造成較大污染。醫(yī)學(xué)研究證明，電磁輻射對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)、血液、心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)均有不同程度的危害。長(zhǎng)期處于電磁輻射中，人們會(huì)感到頭暈?zāi)垦！⑺闹αΑ⒖诟缮嘣铩⑹秤徽瘛⒁暳ο陆怠⑶榫w煩躁等，重則女子月經(jīng)不調(diào)、男子性機(jī)能減退、誘發(fā)癌變、畸胎等，嚴(yán)重威脅人們正常的學(xué)習(xí)、工作和生活。

目前，解決電磁輻射對(duì)人體的危害主要方法有兩種：一是距離保護(hù)；而是屏蔽保護(hù)。前者主要是環(huán)境中的電磁輻射會(huì)隨著距離的增大而迅速減弱，與輻射保持較大距離，可起到一定的保護(hù)作用。而后者是利用吸波材料的屏蔽，對(duì)人體進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)前，“薄、輕、寬、強(qiáng)”是稀薄材料在人體防護(hù)領(lǐng)域嚴(yán)重的主要方向，如納米吸波材料等。

2、吸波劑領(lǐng)域：這里將吸波劑分為無(wú)機(jī)（鐵系）、有機(jī)（碳系）、陶瓷（陶瓷系）以及其他領(lǐng)域：

①無(wú)機(jī)為主體吸波劑：

--鐵系吸波劑（主要應(yīng)用在軍事、國(guó)防領(lǐng)域的吸波材料中）

1）金屬鐵微粉：金屬鐵微粉吸波劑主要是通過(guò)磁滯損耗、渦流損耗等吸收衰減電磁波,主要包括金屬鐵粉、鐵合金粉、羰基鐵粉等。金屬鐵微粉吸收劑具有較高的微波磁導(dǎo)率,溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但是其抗氧化、抗酸堿能力差,介電常數(shù)大,頻譜特性差,低頻吸收性能較差,而且密度大。

2）多晶鐵纖維：多晶鐵纖維具有很好的磁滯損耗、渦流損耗及較強(qiáng)的介電損耗,并且是良好的導(dǎo)體,在外界電場(chǎng)作用下,其內(nèi)部自由電子發(fā)生振蕩運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生振蕩電流,將電磁波的能量轉(zhuǎn)化成熱能,從而削弱電磁波。

3）鐵氧體：鐵氧體吸波材料是研究較多也較成熟的吸波材料。它的優(yōu)點(diǎn)是吸收效率高、涂層薄、頻帶寬;不足之處是相對(duì)密度大,使部件增重,以至影響部件的整體性能,高頻效應(yīng)也不太理想。在研制鐵氧體方面日本處于世界領(lǐng)先地位,研制出一種由阻抗變換層和低阻抗諧振層組成的雙層結(jié)構(gòu)高效寬頻吸波涂料,可吸收1-2GHz的雷達(dá)波,反射率為-20dB,是目前最好的吸波吸收劑。

4）樹(shù)枝狀多層次鐵基材料：北京師范大學(xué)與北京理工大學(xué)和美國(guó)特拉華州立大學(xué)等高校合作，通過(guò)氧化還原等方法實(shí)現(xiàn)了從alpha-Fe2O3到Fe、Fe3O4?和gama-Fe2O3的相轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變后的鐵基材料仍具有Alpha-Fe2O3的樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)，且擁有優(yōu)異的電磁波吸收性能。

--碳系吸波劑（主要應(yīng)用在民用領(lǐng)域的吸波材料中）：

1）石墨、乙炔炭黑：研究資料顯示，乙炔炭黑屬介電型吸收劑,由于其粒徑為納米（nm）級(jí),不僅能吸收電磁波,還能有效抑制紅外輻射;石墨在二戰(zhàn)期間就被用來(lái)充填在飛機(jī)蒙皮的夾層中吸收雷達(dá)波,由于其密度低,也常被用來(lái)充填在蜂窩夾層結(jié)構(gòu)中。導(dǎo)電炭黑還被用來(lái)與高分子材料復(fù)合,調(diào)節(jié)高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電率,達(dá)到吸波效果,但石墨、乙炔炭黑作為高溫吸收劑的缺點(diǎn)是高溫抗氧化性差。

2）碳纖維：碳纖維是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱所形成的纖維狀碳材料,它是不完全的石墨結(jié)晶沿纖維軸向排列的物質(zhì),其碳含量為90%以上。隨碳化溫度的升高,碳纖維結(jié)構(gòu)由亂層結(jié)構(gòu)向三維石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化,層間距減小,電導(dǎo)率逐步增大,易形成雷達(dá)波的強(qiáng)反射體,如高溫處理的石墨纖維。低溫處理的碳纖維,結(jié)構(gòu)疏松散亂,是電磁波的吸收體,是良導(dǎo)電性的電損耗材料。因此,只有經(jīng)過(guò)特殊處理的碳纖維才能吸收雷達(dá)波。

3）碳納米（nm）管：在1991年發(fā)現(xiàn)碳nm管(CNTS)以來(lái),眾多研究者對(duì)它的nm和微型器件的研究更加重視。碳nm管作為導(dǎo)電物質(zhì),其特殊的物理和化學(xué)性能使得它廣泛的被用作吸波材料。

4）層狀磁性石墨烯：石墨烯因其高介電損耗特性可被作為電磁波吸收劑來(lái)使用，然而缺乏磁性及磁損耗能力這一缺點(diǎn)卻限制了其應(yīng)用。南京航空航天大學(xué)何建平教授采用了較為簡(jiǎn)便的溶劑熱法將磁性Fe3O4鍵合在石墨烯表面，合成除了層狀磁性石墨烯。Fe3O4的引入不僅改善了阻抗匹配，還增加了磁損耗能力，使得電磁波吸收能力大幅度提高。

--陶瓷系吸波劑：由于高速飛行器組件上的雷達(dá)吸波材料要承受長(zhǎng)時(shí)間高溫工作的特點(diǎn)，而陶瓷材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和熱物理性能,特別是耐高溫、強(qiáng)度高、蠕變低、膨脹系數(shù)小、耐腐蝕性強(qiáng)和化學(xué)穩(wěn)定性好,同時(shí)又具有吸波功能,能滿足隱身的要求,因此已被廣泛用作吸收劑。陶瓷吸波材料主要代表有碳化硅吸波材料、碳化硅復(fù)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組分,有實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)、薄層、寬頻帶和多頻段吸收的可能,應(yīng)用前景廣闊。

2）碳化硅復(fù)合材料:碳化硅-碳纖維材料綜合了SiC耐高溫氧化和碳纖維的高強(qiáng)度與導(dǎo)電優(yōu)點(diǎn)而成為一類新型陶瓷纖維材料,其損耗效應(yīng)綜合了介電損耗和磁損耗。

②有機(jī)為主體吸波劑：主要用于軍事、國(guó)防民航領(lǐng)域的吸波材料中。

1）導(dǎo)電高分子類吸波劑：導(dǎo)電高分子是由具有共軛π鍵的高分子通過(guò)電化學(xué)或化學(xué)“摻雜”使其由絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的一類高分子材料,其導(dǎo)電機(jī)理一般認(rèn)為是摻雜導(dǎo)電高分子的載流子是孤子、極化子和雙極化子等。

2）視黃基席夫堿類吸波劑：視黃基席夫堿鹽具有吸收無(wú)線電波的特異性能,在國(guó)防建設(shè)和軍事領(lǐng)域都有非常重要的意義。1987年美國(guó)研制出一種非鐵氧體基吸波劑,它就是由多種視黃基席夫堿鹽組成的含雙鍵的聚合物,其吸波性能良好,質(zhì)量?jī)H為鐵氧體的1/10,對(duì)雷達(dá)波的衰減可達(dá)80%以上,特定類型的視黃基席夫堿鹽可吸收特定的雷達(dá)波波長(zhǎng),因此通過(guò)對(duì)這些特定的視黃基席夫堿鹽進(jìn)行搭配、組合,從而達(dá)到寬頻的吸波效果。這一報(bào)道引起了人們對(duì)席夫堿研究的重視,為視黃基席夫堿的研究開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。

2017年中國(guó)主要吸波劑最佳吸波頻段分析

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