“随着科技的发展，电磁波在各领域的广泛应用带来了安全隐患，亟需高效的吸收与屏蔽材料。针对电磁波吸收/屏蔽材料及技术，现推出《电磁波防护三千问》系列知识点，通过系统化的信息分享，提高公众对电磁波防护的认知，推动相关材料与技术的研究与应用。”

正文：电磁波吸收材料(Electromagnetic Wave Absorbing Materials)是一类能将入射电磁波能量转化为热能或其他形式能量，从而显著降低电磁波反射和透射的特殊功能材料。其核心目标是实现电磁波的“低反射、高损耗”。它们如同“电磁黑洞”，在雷达、通信、电子设备等领域默默守护着电磁世界的秩序。

01诞生背景

随着雷达探测技术（军事隐身需求）和无线通信技术（5G、物联网）的发展，电磁污染和电磁干扰（EMI）问题日益突出。传统电磁屏蔽材料以反射为主，可能引发二次污染，而吸波材料通过主动吸收电磁能量，成为解决高频电磁兼容（EMC）问题的关键。

军事需求：二战期间雷达技术的兴起催生了军事装备对吸波材料的需求，如隐身飞机、舰船、导弹的雷达散射截面（RCS）缩减，采用装备表面涂覆吸波涂层。

信息爆炸：5G通信、物联网设备的激增导致电磁干扰（EMI）问题加剧，需材料“消化”多余电磁波。

健康关注：公众对电子设备电磁辐射的担忧推动了对人体友好型吸波材料的研发。

02物理意义

电磁波吸收的核心在于材料对电磁场的响应机制：

介电损耗：材料内部极性分子或导电粒子在交变电场下摩擦生热（如碳纳米管），材料极化弛豫（如碳基材料中的偶极子转向滞后）。

磁损耗：磁性材料（如铁氧体）的磁滞损耗、涡流损耗消耗电磁能，自然共振等。

阻抗匹配：通过多层结构设计，让电磁波“无感”进入材料内部而非反射。通过调节材料复介电常数（ε）和复磁导率（μ），使表面阻抗与自由空间匹配，减少反射。

多重反射：多孔或层状结构延长电磁波传播路径，增强吸收。

03分类

注：表中介电材料包括电阻损耗材料和介电损耗材料

04性能测试

反射率测试：

弓形法：利用矢量网络分析仪（VNA）和弓形反射架，测量材料在特定频段的反射率（dB）。

式中，P₀是测量电磁波正常入射到金属板时的反射功率，P₁是通过测量相同尺寸的吸波材料的反射功率。反射损耗为负值，其值越小，材料的电磁波吸收能力越强。

法兰同轴法：适用于低频段（<6 GHz）和小尺寸样品。

复电磁参数测试：

传输线法：通过同轴波导或矩形波导提取材料的ε和μ（如Agilent材料测试套件）。

实际场景测试：

雷达散射截面（RCS）测量：在微波暗室中使用雷达模拟器评估目标的隐身性能。

军事隐身：降低战机、舰船的雷达散射截面（RCS），如B-2轰炸机使用多层吸波结构。

电子设备：抑制电磁干扰（EMI），如手机电路板屏蔽罩、基站滤波器。

微波暗室：全电波暗室墙面吸波材料（如聚氨酯锥形泡沫）。

医疗与安全：MRI设备屏蔽、安检系统的电磁防护。

新能源：光伏设备抗电磁干扰、无线充电系统优化。

关键挑战：

宽频带吸收：单一材料难以覆盖低频到太赫兹频段。

轻量化与薄层化：飞行器要求材料低密度（<2 g/cm³）、薄厚度（毫米级）。

环境稳定性：耐高温（如发动机舱）、耐腐蚀（海洋环境）。

前沿方向：

超材料设计：人工微结构实现负折射率、可调谐吸收（如石墨烯动态调控）。

多尺度复合：纳米材料（如MXene）与磁性颗粒的协同效应。

智能化材料：温控/电场响应型吸波材料（如相变材料VO₂）、自修复材料。

生物仿生：借鉴蛾眼抗反射结构，开发纳米锥阵列涂层。

绿色制造：利用废旧轮胎裂解碳制备环保吸波剂，降低成本。

电磁波吸收材料是电磁兼容与隐身技术的核心，其发展需兼顾理论突破（如损耗机制优化）和工程应用需求（轻量化、低成本），从守护国家安全的隐身战机，到让手机通话更清晰的EMI屏蔽层，电磁波吸收材料正在构筑一个“看不见的护盾”。未来趋势将聚焦于多频段兼容、智能自适应及环境友好型材料，以应对6G通信、高超声速飞行器等新兴场景的挑战。