上一篇文章，我們介紹了吸波材料的損耗型吸波機制，這類型的吸波材料通常需要控制內(nèi)部損耗介質(zhì)的類型及結(jié)構(gòu)問題。在這一篇我們講述結(jié)構(gòu)型吸波機制。

結(jié)構(gòu)型吸波材料主要是依靠相消原理【1】來吸收電磁波的。相位相消型吸波材料是按照電磁波的干涉原理來設(shè)計的。現(xiàn)以單層吸波材料為例加以說明。把吸波材料放置在金屬基體上，當(dāng)厚度和入射電磁波長的關(guān)系滿足：          時，我們參看下圖：
 


這 列平行的電磁波入射到吸波材料表面時，發(fā)生折射和反射。入射部分電磁波經(jīng)底部金屬板反射，再從吸波材料的表面形成出射波，且傳播方向不發(fā)生變化。由于吸波材料的厚度是四分之一波長，所以出射波將和入射波的相位差正好是180度，波的干涉原理告訴我們此刻它們會發(fā)生完全相消，從而使得總反射波的發(fā)生大大衰減。這便是吸波材料的四分之一波長吸波原理。

吸波原理是一種很有效的微波吸收理論，利用這一原理，我們可以設(shè)計出任一頻率電磁波的吸收材料。但事實上，我們還需考慮更深層次的問題，因為我們發(fā)現(xiàn)單憑這一原理是很難制造出實用的吸波材料。原因很簡單，假設(shè)入射電磁波是1GHz頻率的電磁波，根據(jù)公式，我們不難得到其波長為300mm,其四分之一是75mm，對于這么厚的吸波材料在絕大多數(shù)場合我們是很難應(yīng)用的，且價格也是接受不了的。

這時我們不得不更深層次地討論問題。

根據(jù)波的折射、反射原理，我們發(fā)現(xiàn)波的折射和反射系數(shù)跟空氣和入射材料介質(zhì)的性質(zhì)有很大關(guān)系。假定空氣的介電常數(shù) 和磁導(dǎo)率 為1，則可以得到1式：

----------------------------（1）

這時的 就是電磁波在介質(zhì)中的實際傳播波長。因此我們只需要控制材料的介電常數(shù) 和磁導(dǎo)率 ，使其乘積值大于1，就可以減少材料的厚度，制成我們實際可以應(yīng)用的吸波材料。因而真正的吸波材料技術(shù)也就成了控制材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的技術(shù)。

當(dāng)吸波材料的有效厚度d 一定時, 則一定能吸收一定頻率的波長，然而人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)波長發(fā)生變化時，吸波材料的總反射率就會急速上升， 使得這種吸波材料工作頻帶很窄。如“Salisbury screen”，這是一種單波段吸波材料，其吸波特性是在某一對應(yīng)的中心頻率有一強吸收峰,而這個有效吸波頻帶的寬度是很窄的。許多薄層吸波涂層以公式(1) 進(jìn)行設(shè)計，同樣干涉原理也可以用于結(jié)構(gòu)吸波材料的設(shè)計。例如,在多層夾芯結(jié)構(gòu)吸波材料(由復(fù)合面板、夾芯和衰減片組成) 中,控制衰減片(起主要的吸波作用) 的阻抗和衰減片之間的距離,使各次反射波相位相反,就可以產(chǎn)生相消干涉,從而衰減反射波的能量。

最后，我們不妨指明一下，對于任何材料的可應(yīng)用性還包裹材料的物理和機械性能，吸波材料也不例外。對于這種有效性，人們的常用辦法是在不同基體材料添加有效粒子成份的辦法來制造吸波材料，因而吸波材料制造技術(shù)的研究實際上在研究填充粒子的種類、密度同使用電磁波頻段的關(guān)系，輔以結(jié)構(gòu)性和基材的研究以及在窄頻和寬頻應(yīng)用時吸收能效考慮的綜合的實驗型技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：
[1]周馨我. 功能材料學(xué). 北京:北京理工大學(xué)出版社,2002 :240