CN1216166A - 电磁波吸收板及其制造材料 - Google Patents

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Abstract

公开了一种建造建筑物用电磁波吸收板(100),它包括用新材料(如分层超点阵材料、石榴石、磁阻材料、导电氧化物、磁铅石、影象磁性材料、Fe3O4、Ni0.4Zn0.6Fe2O4及其聚合物复合材料)构成的吸收体层(106)。吸收体层最好是多组分结构物,如一层铁氧体(114)与一种或多种所述材料的组合。本发明还包括:电容率有效实部ε’eff和磁导率有效实部μ’eff使得在所述频率范围内(ε’effμ’eff)1/2－1/f的多组分吸收元件(106)(f为入射波频率);以及电容率有效实部ε’eff随频率下降的多组分吸收元件(106)。

Description

电磁波吸收板及其制造材料
发明的背景
1．发明的领域
本发明涉及用于建造能吸收电磁波(特别是在无线电信号传输、电视信号传输和微波频率范围内的电磁波)的建筑物的板材。更具体地说涉及由两种或多种不同材料制得的板材，如复合材料和多层板。
2．问题的阐述
多年来认识到从建筑物或其它结构物上反射电磁波会产生问题，如电视接受上的叠影及无线电接受上的静电干扰和噪声。在人口稠密的高技术社会，如美国、欧洲和日本的大城市这尤其是一个很大的问题。例如，日本的大城市在建造大型建筑物前必须有广播电视电磁波影响报告，建筑法规还可能要求建成的建筑物应避免反射无线电、电视和某些微波频率范围(即80-2400MHz)的电磁波。在某些情况下电磁波透过建筑材料也会造成保密问题。鉴于这些原因，业已对能吸收电磁辐射的建筑材料进行了广泛的研究。例如，可参见Investigetion onOblique Incident Characteristics of Ferrite Absorbing Panels For TV GhostSuppression,Hironobu Ito et al.Japan Broadcasting Corporation et al(约1994)。用于建筑物的电磁波吸收板一般包括混凝土或其它基本建材的支承层、通常为金属网或其它导电材料的反射层、通常为铁氧体的吸收层以及用于保护吸收层免遭环境影响的外层(如硅酸盐贴砖)。其它用作吸收层的材料包括混合在树脂中的导电材料(如碳纤维)。
由于几乎所有物质都有吸收电磁辐射的特征吸收频率，因此在一些窄频率范围内能相对容易地找到吸收电磁辐射的材料。例如，铁氧体的吸收峰约为200-400MHz。但很难(如果不是不可能的话)找到能在数千兆赫或甚至仅数百兆赫宽的频率范围吸收电磁波的材料。因此曾试图使用包括铁氧体、在树脂中的导电纤维以及其它相似结构物的组合材料的多层结构作为电磁波吸收体。
已知使用1/4波片作为电磁波吸收体。在这种吸收体中，将厚度为1/4波长的材料置于100％反射材料(如金属层)的前面。至今为止这种吸收原理还未用于制造建筑物吸收板，因为电视频率范围的电磁波波长有数米长。因此，几米长的这种吸收体对建筑物来说太厚。
用于电磁波吸收板的最成功的材料是铁氧体，它相对较重，厚度必须高达厘米级才能生效，并且相对较软，因而需要其它建材层(如贴砖)以保护其免遭环境影响。因此，本领域已知的电磁波吸收板体积大，重量重，使得建筑物成本高，难以广泛地用于整幢建筑，并且不能吸收通常存在于大城市中的所有频率范围的电磁波，或者两种问题都有。另外，常规铁氧体吸收频率为200-400MHz，而VHF电视频率范围约为100-250MHz,UHF电视频率范围约从450MHz至高达约800MHz。因此，迫切需要一种相对轻而薄，同时能吸收宽频率范围(包括高达约800MHz)电磁波的吸收板。
现有的电磁波吸收板一般仅适用于电视电磁波的频率范围，这种电磁波由于反射而产生的问题是最普遍的。但是，在其它特定的区域电磁波反射问题会导致严重的后果，例如无线电LAN体系(它会由于反射而丢失数据)以及机场无线电控制体系(其信号的清晰度关系到生存和死亡)。因此迫切需要一种在这些特殊用途的频率范围内能强烈吸收电磁波的吸收板。
在实践中发现，由于接近窄频率范围的电磁波源，因此许多建筑场所仅对窄的频率范围的电磁环境具有消极影响。在得知建筑物建造场所以前该窄频率范围是难以预知的。因此，能容易地调节至特定频率的吸收板和这种吸收板的制造方法是非常有用的。
发明的概述
本发明通过提供多组分吸收体来解决上述问题，根据由特定的建筑场所所决定的电磁环境问题，可将所述吸收体调节至覆盖宽频率范围，或调节至对特定的频率范围具有大吸收性。所述调节可通过选择多层组合材料中的具体材料、选择复合材料中的具体材料、改变多层组合材料中层的厚度或复合材料的厚度、改变复合材料中各组分的含量以及组合使用上述方法来实现。
本发明提供特殊的材料组合，并使用这种组合来解决宽范围的问题，或调节该组合以解决特殊的问题。例如，本发明提供一种高介电常数材料和铁氧体的组合，它是中等范围电视频率的高效吸收体，并能通过选择具体的材料以及通过改变各个组分层的厚度而调节至特定的频率范围。在另一个例子中，铁电体层、铁氧体层、聚合物层和反射金属层的组合对整个电视频率范围的电磁波具有优良的吸收性。在另一个例子中，可将第一铁氧体层和第二铁氧体层的组合调节至特定的频率，当产生反射损耗的频率范围发生变化时，反射损耗的量变化很小。
本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和由该支承元件层支承的吸收体元件，所述吸收体元件包括第一层、第二层和第三层，与所述第二层相比，所述第一层更靠近电磁波在所述吸收板上的入射点，所述第三层离所述电磁波入射点的距离更远，所述第一层包括高介电常数材料，所述第二层包括铁氧体，所述第三层包括低介电常数材料。较好的是，所述低介电常数材料是聚合物，高介电常数材料是铁电材料。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和由该支承元件支承的吸收体元件，所述吸收体元件包括第一层和第二层，与所述第二层相比，所述第一层更接近电磁波在所述吸收板上的入射点，所述第一层包括铁氧体，所述第二层包括高介电常数材料。较好的是，所述铁氧体是镍锌铁氧体，所述高介电常数材料是BST。所述吸收体元件最好还包括：位于所述第一层和第二层之间的第三层以及位于所述第三层和第二层之间的第四层，所述第三层包括聚合物；所述第四层包括LSM。较好的是，所述吸收体元件还包括与第一层相比离电磁波的入射点更远的第三层，所述第三层包括低介电常数材料。较好的是，第三层位于第一层和第二层之间，并且所述反射板还包括与吸收体元件相比离电磁波入射点更远的导电反射元件。较好的是，吸收体元件还包括含有介电材料的第四层。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和由该支承元件支承的吸收体元件，所述吸收体元件包括第一层和第二层，与所述第一层相比，所述第二层离电磁波在所述吸收板上的入射点更远，所述第一层包括铁电材料，所述第二层包括铁氧体。较好的是，所述吸收体元件还包括与所述第二层相比离电磁波的入射点更远的第三层。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和由该支承元件支承的吸收体元件，所述吸收体元件包括第一层和第二层，与所述第一层相比，所述第二层离电磁波在所述吸收板上的入射点更远，所述第一层包括铁氧体，所述第二层包括铁电材料。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和由该支承元件支承的吸收体元件，所述吸收体元件包括含有聚合物的第一层和含有介电常数比所述聚合物更高的材料的第二层。较好的是，与所述第一层相比，所述第二层离电磁波在所述吸收板上的入射点更远。或者，与所述第二层相比，所述第一层离电磁波在所述吸收板上的入射点更远。较好的是，所述第二层含有铁氧体并有n组吸收体元件，各组吸收体元件包括一层第一层和一层第二层，n是2-100的整数。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件、由该支承元件支承的反射元件和由该支承元件支承的吸收体元件，与所述反射元件相比，所述吸收体元件更靠近电磁波在吸收板上的入射点，所述吸收体元件包括含有铁氧体的第一层和含有低介电常数材料的第二层，与所述第一层相比，所述第二层离电磁波在所述吸收板上的入射点更远。较好的是，有n组吸收体元件，各组吸收体元件包括一层第一层和一层第二层，并且n是2-100的整数。
本发明还提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和由该支承元件支承的吸收体元件，所述吸收体元件包括含有高介电常数材料的第一层，含有磁导率虚部大于或等于磁导率实部的材料的第二层，以及含有低介电常数材料的第三层，与第一层相比所述第三层离电磁波在吸收板上的入射点更远，第二层位于第一层和第三层之间。较好的是，第二层含有铁氧体，并且反射板还包括与吸收体元件相比离电磁波在吸收板上的入射点更远的导电反射元件。较好的是，所述第三层含有聚合物，所述第一层含有选自ABO3型钙钛矿和分层的超点阵材料的材料。
另外，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板能在一频率范围内有效地吸收电磁波，它包括电容率有效实部为ε’eff和磁导率有效实部为μ’eff的多组分吸收体元件，在所述频率范围内(ε’effμ’eff)1/2～1/f，其中f为入射电磁波的频率。
本发明的另一方面是提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板能在一频率范围有效地吸收电磁波，该吸收板包括电容率有效实部ε’eff随频率下降的多组分吸收体元件。
本发明还通过提供电磁波吸收板来解决上述问题，所述吸收板的材料包括例如以前从未考虑用于这种吸收板中的高介电常数材料、铁电体、导电氧化物、磁铅石、石榴石和影象(signet)磁性材料。这些材料可与以前用于电磁波吸收板的铁氧体一起组合使用，本发明还提供一种新的镍锌铁氧体(即Ni0.4Zn0.6Fe2O4)，它特别适用于电磁波吸收板。
本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和支承在该支承元件上的吸收体元件，所述吸收体元件包括高介电常数材料。较好的是，该吸收体元件还包括铁氧体和聚合物。较好的是，所述高介电常数材料是选自ABO3型钙钛矿、分层的超点阵材料、导电氧化物和影象磁性材料的材料。较好的是，所述高介电常数材料是选自BST、LSM和Z×BaTiO3+(100％-Z)×BiFeO3的材料，其中100％＞Z＞0％。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和支承在该支承元件上的吸收体元件，所述吸收体元件包括铁电材料。较好的是，该吸收体元件还包括铁氧体和聚合物。较好的是，所述铁电体选自ABO3型钙钛矿和分层的超点阵材料。较好的是，该铁电体是选自钛酸钡、钽酸锶铋、铌酸锶铋、钛酸锶铋、锆酸锶铋及其固溶体。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，所述吸收板包括：建筑支承元件和支承在所述支承元件上的吸收体元件，所述吸收体元件包括聚合物和第二种材料的复合材料，所述第二种材料是选自高介电常数材料、铁电体、石榴石、磁铅石和影象磁性材料。较好的是，所述第二种材料是选自镍锌铁氧体、BST、LSM、钇-铁石榴石、钽酸锶铋、铌酸锶铋、钛酸锶铋、锆酸锶铋及其固溶体的材料。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，所述吸收板包括：建筑支承元件和支承在所述支承元件上的吸收体元件，所述吸收体元件包括石榴石。较好的是，所述石榴石是钇-铁石榴石。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，所述吸收板包括：建筑支承元件和支承在所述支承元件上的吸收体元件，所述吸收体元件包括磁阻材料。较好的是，该磁阻材料是选自La0.67Sr0.33MnO3、LaxCa(1-x)MnO3以及LaxPb(1-x)MnO3的材料，其中0＜x＜1。
另一方面，本发明提供一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，所述吸收板包括：建筑支承元件和支承在所述支承元件上的吸收体元件，所述吸收体元件是Ni0.4Zn0.6Fe2O4。
这些新材料制得的吸收板比现有的吸收板更轻，体积更小，并能吸收更宽频率范围内的电磁波。另外，分析新材料的工作原理可进一步理解电磁波的吸收过程。
本发明不仅提供新的电磁波吸收板用多组分结构，这种结构比建筑中用于吸收电磁波的现有结构更轻、体积更小并吸收更宽频率范围的电磁波，而且对这种结构的研究导致对电磁波的吸收原理(如在吸收板中介电常数所起的作用)有更深的理解，还形成了吸收板的设计方法：先研制一种结构，它在要求吸收的区域大致能吸收电磁波，随后调节吸收体的组成使得介电常数和其它参数能接近于1/4波片，并调节材料的厚度以迁移吸收波段使之覆盖要求的频率范围。以下参照附图的描述将进一步说明本发明的许多其它特征、目的和优点。
附图简述
图1是部分截去的本发明电磁波吸收板的示意图；
图2是本发明电磁波吸收板沿图1的2-2的剖面图；
图3是图1吸收板的电磁波吸收层的较好实例的剖面图；
图4是图1吸收板的电磁波吸收层的另一个较好实例的剖面图；
图5是本发明三种不同的高介电常数/铁氧体电磁波吸收贴砖的反射损耗-频率曲线；
图6是六种不同的镍锌铁氧体的固溶体的反射损耗-频率曲线；
图7是铁氧体Ni0.4Zn0.6Fe2O4电容率的实部和虚部与频率的关系；
图8是铁氧体Ni0.4Zn0.6Fe2O4磁导率的实部和虚部与频率的关系；
图9-15是图1吸收板的电磁波吸收层的另一些较好实例的剖面图；
图16是由一层锰铁氧体和一层镍锌铁氧体固溶体制成的多层电磁波吸收体的五种不同厚度组合的反射损耗-频率曲线。
图17是计算机模拟的包括1mm50/50BaTiO3+BaFeO3固溶体、5mmNi0.4Zn0.6Fe2O4以及5mmTeflonTM的吸收板的反射损耗-频率曲线；
图18是计算机模拟的包括具有5mmNi0.4Zn0.6Fe2O4、4mm聚碳酸酯和1mm70/30BST的铁氧体/聚合物/高介电常数吸收层的吸收板的反射损耗-频率曲线；
图19是计算机模拟的包括具有13mm50％聚碳酸酯和50％(BaTiO3+4BiFeO3)的聚合-陶瓷复合吸收层的吸收板的反射损耗-频率曲线；
图20是计算机模拟的包括具有Ni0.4Zn0.6Fe2O4作为铁氧体、BST作为介电182并且无反射层的铁氧体/高介电常数电磁波吸收体的反射损耗-频率曲线；
图21-24是图1吸收板的电磁波吸收层的另一些较好实例的剖面图；
图25是计算机模拟的各种厚度的铁氧体/聚合物/LSM/高介电常数吸收体的反射损耗-频率曲线；
图26是计算机模拟的各种厚度的多层铁氧体/聚合物吸收体的反射损耗-频率曲线；
图27是计算机模拟的具有50组铁氧体/聚合物层的吸收体中各种铁氧体/聚合物组合厚度的反射损耗-频率曲线；
图28是制造本发明聚合物-陶瓷复合材料方法的流程图；
图29是制造本发明陶瓷材料方法的流程图；
图30是图1吸收板的电磁波吸收层的另一个较好实例的剖面图。
较好实例的详细描述
图1和图2是本发明电磁波吸收板的示意图。图1是部分截去的透视图，图2是剖面图。首先，应理解图1、图2和其它用于描述本发明吸收体106剖面的附图不是描述实际吸收板或吸收体的图片，而是与实际图片相比能更清楚地说明本发明的简化示意图。例如，某些层与其它层相比太薄，以致于如果以正确的相对厚度描绘各层的话，则许多附图会太大而难以画在单张纸上。吸收板100包括四个基本元件：支承元件102、反射元件104、吸收体元件106和外保护元件108。较好的是，各个元件102、104、106和108均包括一层材料，所述各层材料间基本相互平行。支承元件102是由建筑材料(如混凝土)制成的。反射层104通常是一层导电材料(如金属)。在较好的实例中，它通常是一层铁网或铁格子104，它被埋入混凝土102中并且如混凝土领域中已知的那样还起加固混凝土的作用。一般来说，网104在混凝土102中埋入的深度为1-5英寸。由于要吸收的电磁波波长为一米至数百米数量级，因此它们“觉得”该网基本是整块的并被反射。反射体元件106只是示意地显示在图1和图2中。该层106的较好实例详细描述于下。由下面描述可知，吸收体106的各个实例包括多个组分，它可含有两种不同的材料组分(如聚合物-陶瓷复合材料中的聚合物和第二种材料)，或者含有两层或多层不同材料的层。由上所述，应理解本文中术语“多组分”不包括单种化合物，即使该化合物含有多种元素。保护元件108一般由常规建筑材料(如含硅贴砖)制成，它同时兼有装饰作用和抗天候老化作用。本发明的一个重要特征是在某些实例中，保护贴砖元件108是任选的，换句话说，它是吸收体元件106的一部分。也就是说，本发明某些吸收体材料(如高介电常数材料(参见下面))也是具有高抗天候老化性的陶瓷材料或其它硬化材料。反射元件104也是任选的。在某些情况下，可将反射元件104混入厚度足以阻止所有电磁辐射穿透的支承元件102中。在某些情况下，当吸收体元件106的强度足以支承其参与的墙壁或其它结构物时，支承元件102可以与该吸收体元件106相同。尽管较好的实例一般涉及将反射元件104作为一个整体部分的混凝土或其它建筑物，但是在某些应用中，如果要求将反射保持在最小时，可不需要反射元件。也就是说，在某些情况下，要根本不产生反射才可解决叠影问题。除非另有说明，否则在下面描述的实例中均存在有反射元件104。由于本发明主要涉及吸收体元件106的材料和结构，因此在本文的下面部分将主要描述吸收元件106。在图2和下面吸收体元件106的各个实例中，电磁辐射110从附图的左面入射。这是重要的，因为从电磁辐射110的入射点109开始的多层吸收材料的排列次序对于产生最佳的吸收性是重要的。
难以建造并试验吸收体板100是在本领域中取得进步的最大障碍。试验板100体积大，不易制造成各种不同的构造。另外，难以制造能满意地对试样进行试验的试验装置。本发明通过建立能模拟各种吸收板100结构的复杂的计算机体系而克服了上述困难。建立了许多吸收板100的实例并将其与计算机模拟体系的结果进行比较以帮助完善该模拟体系。在下面的描述中，除非特别说明测得的数据来自计算机模拟体系，否则数据均由实际的试样给出。
图3是本发明吸收体元件的较好实例106A的剖面图。在吸收体106的实际制造和试验中，对于图3的实例106A和下述其它实际制造的实例，按下述方法制得吸收体，并将其固定在同轴夹具中的金属支承体上。也就是说，由于试验中的明显困难，因此试验时不包括支承体102和外贴砖109。但是，由于电磁波从导电金属层上100％被反射，并且试验表明外贴砖109不会明显影响吸收体，因此本文所描述的实验结果很接近实际的吸收板100。吸收体元件106A包括材料112，它最好是介电材料，但也可以是表1所列的任何材料。在图3的实例中，尽管该实例的介电材料112最好是高介电常数材料，但是也可使用表1所列的任何介电材料。层114是铁氧体。它可以是任何铁氧体，尽管较好是镍锌铁氧体、铜锌铁氧体、或钴锌铁氧体，最好是Ni0.4Zn0.6Fe2O4。介电材料112最好明显薄于铁氧体114，尤其当它是高介电常数材料时。当材料112是高介电常数材料时，它一般比铁氧体114薄2-10倍、最好约薄3-6倍。在图3实例中，材料112远离反射体104而更靠近吸收板100的外表面。还发现电磁波吸收板非常需要高介电常数材料，而不论其相对于其它吸收体材料的位置。在本文中，术语“高介电常数”指介电常数为20或更高，最好为50或更高，术语“低介电常数材料”指介电常数为10或更低的材料。较好的是，低介电常数材料是硅玻璃或塑料，如TeflonTM、聚碳酸酯、聚乙烯或其它聚合物。也可使用氧化铝。高介电材料112可以是在某些温度下为铁电体的金属氧化物，尽管在室温它可能不是铁电体。适用于电磁波吸收板的高介电常数材料的例子有ABO3型钙钛矿，包括介电材料和铁电体如钛酸钡锶(BST)、钛酸钡和分层的超点阵材料，还包括同时是介电材料和铁电体的材料如钽酸锶铋、铌酸锶铋钽和铌酸钡铋。ABO3型钙钛矿描述在Franco Jona and G.Shirane,Ferroelectric Crystals,Dover Publications,New York,pp108et seq。分层的超点阵(superlattice)材料描述在1996年5月21日公告的美国专利5,519,234中。可与铁氧体114层叠的其它材料包括导电氧化物如La1-xSrxMnO3(LSM)和Fe3O4；磁阻材料，包括某些配比的LSM，如La0.67Sr0.33MnO3以及LaxCa(1-x)MnO3和LaxPb(1-x)MnO3；影象磁性材料，如BaTiO3+BiFeO3；磁铅石，如BaO·6Fe2O3；石榴石如钇-铁石榴石(3Y2O3·5Fe2O4或Y6Fe10O24)等。
可用于图3实例以及本发明所有其它实例中的各种类型的材料列于表1。应理解所列特性是概括的，对给定类型的具体材料会有偏差。注意在公式中的圆点将材料中可能以不同比例存在的两部分分开；例如，BaO·6Fe2O3是指1单位BaO和6单位Fe2O3的混合物，它是例如磁铅石和影象磁性材料这种材料的常规表示方法。表1列出“复合材料”作为一种类型的介电材料(dielectric)。许多这类复合材料将在下面描述。在本文中，术语“复合材料”是指由至少两种不同材料的均匀混合物(如陶瓷粉均匀地分布在整个聚合物中)制得的材料。
      表1
     材料类别     该类别材料的例子       该类别材料的通性
   导电氧化物           LSM     高ε’、低ε”、很低的μ
    磁阻材料     La0.67Sr0.33MnO3LaxCa(1-x)MnO3LaxPb(1-x)MnO3         中等ε’、高ε”
  混杂的介电材料      硅玻璃、Al2O3  低至中等的ε’、低ε”、μ=1
  ABO3型介电材料            BST      高ε’、低ε”、μ=1
 分层的超点阵材料介电材料        BaBi2Nb2O9      高ε’、低ε”、μ=1
  聚合物介电材料     聚碳酸酯、Teflon、聚乙烯类      低ε’、低ε”、μ=1
   ABO3型铁电体          BaTiO3      高ε’、中等ε”、μ=1
 分层的超点阵材料铁电体        SrBi2Ta2O9      高ε’、中等ε”、μ=1
      磁铅石        BaO·6Fe2O3      中等ε’、高ε”、低μ″
  影象磁性材料       BaTiO3+BiFeO3BaTiO3+BaFeO3BaO·3BaTiO3·3Fe2O3          高ε’、中等ε”、低μ(＜1Ghz)中等μ(＞1GHz)
   混杂的陶瓷体(一般介电材料)          SrTa2O6       高ε’、低ε”、μ=1
图5是由高介电常数材料和铁氧体制得的三种不同的多层吸收贴砖106A的吸收性能。各根曲线117、118和119表示以分贝为单位的反射损耗与以GHz为单位的频率间的函数关系。反射损耗是比较入射在109侧上的电磁辐射量与从109侧反射的电磁辐射量得到的损耗量。所有曲线均在室温测得。曲线117是贴砖106A的反射损耗与频率的函数关系，其中层112是1mm钽酸锶(SrTa2O6)；层114是5mm镍锌铁氧体(Ni0.4Zn0.6Fe2O4)，它是两种铁氧体NiFe2o4和ZnFe2O4的固溶体。曲线118是贴砖106A的反射损耗与频率的函数关系，其中层112是1mm钽酸锶(SrTa2O6)；层114是4mm镍锌铁氧体(Ni0.4Zn0.6Fe2O4)。曲线119是贴砖106A的反射损耗与频率的函数关系，其中层112是1mm钽酸锶(SrTa2O6)；层114是5mm锰铁氧体(MnFe2O4)。SrTa2O6的介电常数约为90，而Ni0.4Zn0.6Fe2O4的介电常数约为10(见图7)。一般来说，在电磁波吸收板领域中，认为具有20db或更高的入射波反射损耗的材料是良好的吸收体。20db的吸收是大得足以在建筑物电磁波影响中产生明显差异的衰减，因为这是目前的电子线路足以滤去不合需要的反射的衰减。1mm/5mm钽酸锶/镍锌铁氧体曲线119的吸收使之成为约0.1-0.3GHz(100Mhz-300MHz)范围内可接受的吸收体。如曲线118所示，将镍锌铁氧体的厚度减少1mm，使得贴砖在约0.25-0.5GHz成为优良吸收体。将铁氧体改成锰铁氧体，可使贴砖在约0.5-0.65GHz范围内成为优良吸收体。这对于电磁波影响报告中认为需要在该范围内吸收的建筑物来说是理想的选择。一般来说，铁氧体具有低的介电常数ε’，低或中等的磁导率虚部ε”，低的磁导率实部μ’，以及高的磁导率虚部μ”。
从图5曲线能获得的最重要的信息可能是吸收峰频率和吸收峰宽度受到厚度的微小变化和材料变化的强烈影响。因此，可设计调节高介电常数/铁氧体吸收体，使之覆盖整个电视频率范围，即由约0.1GHz-8GHz，中几乎任一位置的约200兆赫的范围。
含有两种或多种铁氧体的固溶体的电磁波吸收体元件106B示于图4。发现这种固溶体本身优于单种铁氧体，尤其当特定的频率范围是关键的时。吸收峰频率和吸收峰宽度高度依赖于固溶体中各种铁氧体的比例和吸收体的厚度。这可参见图6，图6显示六种不同的镍锌铁氧体固溶体的吸收性能。固溶体的化学式和各种贴砖的厚度列于表2。
表2
   曲线编号          固溶体    厚度
     131      Ni0.4Zn0.6Fe2O4    6mm
     133     Ni0.35Zn0.65Fe2O4    7mm
     135     Ni0.50Zn0.50Fe2O4    4mm
     137         Ni0.4Fe2O4    9mm
     138      Ni0.3Zn0.7Fe2O4    10mm
     139     Ni0.25Zn0.75Fe2O4    10mm
由图6所示的结果可见，固溶体(如图3中的层叠贴砖)有助于设计能在要求的频率范围内进行吸收的贴砖。Ni0.4Zn0.6Fe2O4、Ni0.50Zn0.50Fe2O4固溶体在整个电视频率范围内形成20dB或更大的反射损耗，Ni0.4Zn0.6Fe2O4特别适用于VHF,Ni0.5Zn0.5Fe2O4特别适用于UHF。铁氧体作为电磁波吸收体的能力与随频率而变的材料的电容率和磁导率有关。在本文中，当使用“电容率”时，它是指单位与介电常数相应的参数。也就是说，“电容率”的实部等于介电常数。图7和图8分别表示铁氧体固溶体Ni0.4Zn0.6Fe2O4的电容率ε和磁导率μ。在图7中，显示电容率的实部ε’和电容率的虚部ε”与以千兆赫为单位的频率的关系。在图8中，显示了磁导率的实部μ’(介电常数)和磁导率的虚部μ”与以千兆赫为单位的频率的关系。该曲线是非常有启发性的。在大多数材料中，电容率的虚部ε”和磁导率的虚部μ”远小于相应参数的实部。但是，在镍锌铁氧体中，磁导率的虚部μ”大于磁导率的实部μ’。在这种铁氧体中磁导率的虚部μ”特别大。
“混合”铁氧体以设计吸收体元件106的另一种方法是制造多层铁氧体吸收体。这种多层铁氧体吸收体106C示于图9。在本发明的这个实例中，吸收体元件106C包括两层或多层铁氧体材料150和152，层150和层152是不同的铁氧体材料。同样，吸收峰频率和吸收曲线的宽度随层150和152中铁氧体的种类而异并随各层的厚度而变。在图16中，显示对于由锰铁氧体层150和镍锌铁氧体固溶体层152制得的多层吸收体106C，它的五种不同厚度组合的反射损耗(dB)与频率(GHz)的关系。各种锰铁氧体层和镍锌铁氧体层多层组合的厚度列于表3。
表3
   曲线编号      MnFe2O4厚(mm)/Ni0.4Zn0.6Fe2O4厚(mm)
     150                     1/5
     152                   1.5/4.5
     154                     2/4
     156                   2.5/3.5
     158                     3/3
单独地看，每种多层铁氧体吸收体在约覆盖整个电视波段2/3的宽范围内形成大于20dB的反射损耗。例如，将1.5mm厚的MnFe2O4层与4.5mm厚的Ni0.4Zn0.6Fe2O4层组合在一起的多层吸收体的曲线152表明，该吸收体106C能高效地吸收整个VHF频率区的电磁波。整体上看，由图16的结果可见，可对由多层铁氧体层形成的多层吸收体106C进行设计，以便在电视谱中央的相对宽的频率范围内将峰值频率迁移至任何特定的频率处，而不明显改变反射损耗的绝对值。
图10是本发明吸收体元件106的另一个实例106D。该实例包括高介电常数材料160、铁氧体162和低介电常数材料164。所述高介电常数材料160最好是铁电陶瓷材料如钛酸钡(BaTiO3)，尽管它也可以是其它高介电常数材料如BST或其它ABO3型钙钛矿、其它分层的超点阵材料或影象磁性材料如BaTiO3+BaFeO3。参见1996年5月21日公告的Araujo的美国专利5,519,234对于分层的超点阵材料的全面描述。影象磁性材料包括BaTiO3+BaFeO3、BaTiO3+BiFeO3和BaO·3BaTiO3·3Fe2O3。铁氧体162最好是Ni0.4Zn0.6Fe2O3，尽管它也可以是上述其它铁氧体。低介电常数材料164较好是聚合物，如TeflonTM、聚碳酸酯或聚乙烯如ButvarTM，但也可以是其它塑料或其它重量相对较轻的低介电材料。
图17是吸收板100的反射损耗(dB)与频率(GHz)关系的计算机模拟曲线，其中吸收板100的吸收元件106D包括1mm50/50的BaTiO3+BaO·6Fe2O3固溶体、5mmNi0.4Zn0.6Fe2O3以及5mmTeflonTM。该吸收板在整个电视频率区的反射损耗约为30dB，这是目前为止已知的所有吸收板在该频率范围内的最佳反射损耗。它还是优良的机场用吸收体，因为它在机场控制体系的频率范围内(即约0.1-0.4GHz)能很好地吸收电磁波。
图11显示吸收体元件106的另一个实例106E，其中铁氧体166和高介电常数材料170将聚合物168夹在中间。本实例的较好的材料与图10实例的材料相同，但是排列次序各异。图18是吸收板100的反射损耗(dB)与频率(GHz)关系的计算机模拟曲线，其中吸收板100的铁氧体/聚合物/高介电常数材料吸收元件106E包括5mm Ni0.4Zn0.6Fe2O3、4mm聚碳酸酯、以及1mm 70/30BST(即Ba0.7Sr0.3TiO3)。该实例在800-900MHz频率范围具有优良的吸收性能，并因此当在该范围内的吸收是关键的话(如需要吸收的电磁波是无线电局部网络(LAN)体系时)能形成优良的吸收板。
图12显示电磁波吸收体元件106的另一个实例106F。该实例包括聚合物-陶瓷复合层176。较好的聚合物是聚碳酸酯或聚乙烯，尽管也可以是TeflonTM或任何其它重量轻、强度相对较高的聚合物。可在聚合物中掺入上面提到的任何粉末状陶瓷材料。较好的陶瓷材料列于表4，该表中还列出了各种材料在100MHz-1GHz的介电常数实部和虚部平均值ε’及ε”，以及磁导率实部和虚部的平均值μ’及μ”。
      表4
            材料     ε’     ε”     μ’     μ”
    20％BaTiO3+80％BiFeO3     40      1    1.0     0.1
    40％BaTiO3+60％BiFeO3     90      8    1.1     0.1
    50％BaTiO3+50％BiFeO3    100     10    1.2     0.1
    60％BaTiO3+40％BiFeO3    200     32
    80％BaTiO3+20％BiFeO3    300     30    1.2     0.1
 60％BaTiO3+40％BiFeO3+1％Ni     48      4    1.3     0.1
 60％BaTiO3+40％BiFeO3+4％Ni     53      5    1.3     0.1
     4BaO·3TiO2·3Fe2O3     3.6    可忽略    1.0     0.1
   BaTiO3+BiFeO3+Bi4Ti3O12     180     10    1.0     0.1
            Fe3O4     400    300    1.5     0.5
    钡铁氧体(BaO·6Fe2O3)      35      5    1.3     0.2
       钡铁氧体+BaTiO3      60     30    1.3     0.2
              LSM     250    250
           钽酸锶铋      65    0.6    1.0     0.1
          硅铁氧体      10      1     1      20
较好的聚碳酸酯聚合物和某些表4陶瓷材料与聚碳酸酯聚合物的复合材料的实验数据列于表5。表5还列出了各种材料在100MHz-1GHz的介电常数的实部和虚部平均值ε’及ε”，磁导率的实部和虚部平均值μ’及μ”。
表5
         材料  陶瓷重量％     ε’     ε”     μ’     μ”
       聚合物       0     2.1    0.01    1.0    0.01
    BaTiO3·BiFeO3      20     3.2    0.05    1.0    0.01
    BaTiO3·BiFeO3      40     4.2    0.1    1.0    0.01
    BaTiO3·BiFeO3      50     4.4    0.1    1.0    0.01
    BaTiO3·BiFeO3      75     6.5    0.3    1.0    0.01
 4BaO·3TiO2·3Fe2O3      40     4.0    0.08    1.0    0.01
        Fe2O3      40     6.0    0.8    1.0    0.01
      钡铁氧体      40     4.0    0.2    1.0    0.01
 BST(BaxSr(1-x)TiO3)      40     7.0    0.05    1.0    0.01
图19是吸收板100的反射损耗(dB)与频率(GHz)关系的计算机模拟曲线，其中吸收板100的聚合物-陶瓷复合材料吸收元件106F包括13mm50％聚碳酸酯和50％(0.25BaTiO3+0.75BiFeO3)。在高频无线电波谱区它表现出良好的吸收性。
图13显示本发明吸收体106的一个实例106G，它包括铁氧体108和材料182。该实例与图3实例相同，但是相对于电磁辐射入射波110来说铁氧体180和材料182的位置颠倒了。铁氧体180可以是表1所列的或者在描述图3时提到的任何铁氧体。对于电视应用，较好是镍锌铁氧体，尤其是Ni0.4Zn0.6Fe2O4。材料182可以是表1所列的或者在描述图3时提到的任何材料。同样，介电材料是较好的，尽管在某些频率范围某些其它材料(如LSM)给出的结果好于介电材料给出的结果。在本实例中，根据铁氧体的不同，发现低或高介电常数的材料均能给出良好的结果。应注意在介电材料更靠近入射电磁波110的情况下(即图3实例)，最好是高介电常数的材料，而在介电材料被置于铁氧体和金属104之间的情况下(如图13)，低介电常数材料(即介电常数最高为10的材料)也能提供良好的结果。尽管低介电常数材料本身在MHz频率范围不是良好的吸收体，但将其置于铁氧体和金属之间以后，它们能显著地改进体系100的总体吸收性能。
图20是五种不同厚度的铁氧体/高介电常数材料电磁波吸收体106G的反射损耗(dB)与频率(GHz)关系的计算机模拟曲线，其中吸收元件106G包括Ni0.4Zn0.6Fe2O4作为铁氧体，BST作为介电材料182。在本具体实例中，不使用反射层104。各个曲线的铁氧体层180的厚度列于表6。介电材料182的厚度足以使电磁波不能穿透试样，或者出于计算机模拟的需要，其厚度为无穷大。实际上，对于许多材料，数英寸或一英尺厚的材料厚度即可防止电磁辐射穿透试样。由于电磁辐射未穿透试样，它不是被吸收就是被反射，因此如前面那样反射损耗再次成为吸收性能的合适的量度。
      表6
   曲线编号    厚度(mm)
     200      3
     201      4
     202      5
     203      6
     204      7
由图可见，对于一种介电材料厚度其吸收性是高的，其它则相对较低。因此，在无反射元件104时电磁波吸收体元件106G的厚度显得更为重要。电磁波吸收体106G实例的另一个计算机模拟曲线是试样中铁氧体180为Ni0.4Zn0.6Fe2O4、材料182为LSM并包括金属背衬板104的曲线。结果与图20的曲线相似，但是吸收约为32dB，并且吸收并不象图20那样强烈依赖于厚度。最大的吸收发生在铁氧体180为5mm厚，LSM为5mm厚。电磁波吸收体106G实例的再一个计算机模拟曲线是试样中铁氧体180为Ni0.4Zn0.6Fe2O4、材料182为磁铅石Ba4Ti3Fe6O19并包括金属背衬板104的曲线。结果与图20的曲线相似，但是最小吸收约为-29dB，并且吸收并不象图20那样强烈依赖于厚度。最大的吸收发生在铁氧体180为5mm厚，磁铅石为5mm厚。电磁波吸收体106G实例的第四个计算机模拟曲线是试样中铁氧体180为Ni0.4Zn0.6Fe2O4、材料182为氧化铝Al2O3并包括金属背衬板104的曲线。氧化铝的介电常数约为9。结果与图20的曲线相似，但是最小吸收约为-39dB，也就是说吸收稍大于图20中的吸收，并且吸收并不象图20那样强烈依赖于厚度。最大的吸收发生在铁氧体180为5mm厚，氧化铝为1mm厚。氧化铝可由液体沉积法制得，它在某些方面比本文所述的用于其它介电材料和铁氧体的陶瓷制造方法更简单，因此使用氧化铝的这个实例在某种程度上优于其它实例。
图14和图15是很容易调节的吸收体体系的另两个实例。在图14中，吸收体106H包括聚合物层186和另一个介电材料层188。在图15中，吸收体106I包括介电材料层190和聚合物层192。较好的是，在各个实例中介电材料188和190的介电常数分别高于聚合物186和192的介电常数。尽管在某些频率范围这些实例表现出优良的可调节性并且反射损耗显著超过20dB，但是实际试验过的材料组合中没有一种具有图3、10和11实例那样良好的吸收特性。在这两种实例中，较好的聚合物是聚碳酸酯或聚乙烯，较好的介电材料是BST，尽管也可使用其它聚合物和介电材料。由于吸收体106H和106I容易制造且重量相对较轻，因此它们特别重要。
图21是能给出良好结果的吸收体106的另一个实例106J。吸收体元件106J包括铁氧体层194、低介电常数材料层196以及高介电常数材料层198。该106J实例与图11实例相同，但是它推广为包括任何低介电常数材料196，而不仅仅是聚合物。硅玻璃是合适的低介电常数材料，而较好的铁氧体194和高介电常数材料198可参见图11的描述。可调节该实例106J以给出与图11的实例106E大致相似的性能。对铁氧体194为Ni0.4Zn0.6Fe2O4、介电材料196为硅玻璃并且介电材料198为BST的吸收体106J进行计算机模拟得到反射损耗曲线。最佳的吸收为吸收体106J中层194为5mm厚，层196为4mm厚并且层198为1mm厚。该吸收体在整个电视光谱区的反射损耗高于20dB，峰值吸收接近35dB。
图22、23和24是几个例子，表示怎样将上述层叠原理应用于多层吸收体106中。在图22的106K实例中，具有一层铁氧体层210和三层介电材料层212、214和216。上述任何铁氧体均可用作铁氧体210，上述任何介电材料均可用作这些实例的介电材料，应说明的是介电材料214不同于介电材料212和216。这种实例的一个例子是吸收体106K中铁氧体210是Ni0.4Zn0.6Fe2O4、介电材料212是聚合物、介电材料214是LSM、介电材料216是BST。对于不同的材料厚度用计算机模拟得到的反射损耗(dB)-频率(GHz)曲线示于图25。材料的厚度列于表7。
表7
 曲线编号  铁氧体厚度(mm)  聚合物厚度(mm)  LSM厚度(mm)  BST厚度(mm)
   250      5      2     2     1
   252      4      2     2     2
   254      5      3     3     1
   256      5      2     2     1
   258      4      2     2     2
本发明设想可使用更多层的介电材料。由于介电材料层相对较薄，因此相对较容易形成这种多层板。
图22的106L实例的吸收体106包括铁氧体层220、聚合物层222、第二铁氧体层224、第二聚合物层226和第三铁氧体层228。同样，可使用任何上述铁氧体和聚合物。图26是吸收体106L的反射损耗(dB)-频率关系的计算机模拟图，在该106L中铁氧体220、224和228为Ni0.4Zn0.6Fe2O4，聚合物222和226为聚碳酸酯，其性能列于表5。各个曲线的各层厚度列于表8。
表8
 曲线编号  第一层铁氧体厚度  第一层聚合物厚度  第二层铁氧体厚度  第二层聚合物厚度  第三层铁氧体厚度
   260      2       2       2       2       2
   262      2       2       1       3       2
   264      2       3       1       3       1
   266      1       3       2       3       1
   268      2       3       1       2       2
图24的实例106M所示的吸收体106包括n组铁氧体/聚合物层，其中n大于1并最好为100或小于100。也就是说，实例106M的基本吸收体元件是一层铁氧体层230和一层聚合物层231。如图所示用数字1表示的基本吸收体元件被重复n次。铁氧体可以是上述任何铁氧体，聚合物可以是上述任何聚合物。较好的是，在各个吸收体元件中铁氧体和聚合物分别相同，尽管本发明设想可使用与其它元件不同的材料制得一种或所有1-n个吸收体元件。图27是吸收体106M反射损耗(dB)-频率关系的计算机模拟曲线，在吸收体106M中铁氧体230为Ni0.4Zn0.6Fe2O4，聚合物231为聚碳酸酯，其性能列于表5,n=50。各个曲线的基本吸收体元件中铁氧体230的厚度和聚合物231的厚度列于表9。
        表9
   曲线编号    铁氧体厚度(μm)    聚合物厚度(μm)
     270         100         100
     272         200         200
     274         100          50
     276          95         100
     278         105         100
对上述所有结果的分析表明，最好的吸收体106可能是图30所示的106N实例。该吸收体106N包括夹在高介电常数材料300和低介电常数材料304中间的高μ”材料302。较好的是，高介电常数材料最靠近电磁辐射的入射侧110，低介电常数材料最靠近支承结构100和金属反射材料104。较好的是，中间层302的磁导率的虚部μ”不仅较大，而且还大于磁导率的实部μ’。较好的是，高介电常数材料的介电常数为100或更大，低介电常数材料为5或更小。
在本领域中上述进步是根据经验的结果。一般来说，发明人认为对于某些材料(如铁氧体)，良好的结果归因于这些材料的高μ”。但是，难以解释所获得的许多良好结果，尤其是由于所使用的许多材料不具有能解释结果的容易确定的性能。对上述结果进行了仔细分析，目前认为某些良好的吸收性能与1/4波片的原理有关。在1/4波片吸收体中，将厚度为波长1/4的材料置于100％反射材料(如金属层)的前面。也就是说这种吸收原理仅在下列厚度有效：
(1)t=λeff/4
其中，λeff=λ/(ε’μ’)1/2，λ是入射波的波长。粗略地看，由于所用材料的厚度远薄于典型的电视波长的1/4，并且等式(1)仅在很窄的波长范围内才能成立，因此它似乎不能提供如上所述的相对宽的吸收。但是，在高介电常数材料中，给定频率的电磁波波长远比其在空气中的波长短。另外，如果对于某些吸收体106的结构，ε’μ’与频率有关，使得：
(2)f=1/(ε’μ’)1/2
其中f是波长为λ的电磁波的频率，则该结构在等式(2)成立的整个频率范围内都是良好的吸收体。如果在一个相对宽的频率范围内一种吸收体结构的有效ε’μ’服从等式(2)，也就是说，如果在宽的频率范围内
(3)(ε’effμ’eff)1/2～1/f或者
(4)neff～1/f
其中，neff为有效折射率，那么该结构将是良好的吸收体。参见上面表4和表5可发现对于许多本发明材料，μ’eff=1或非常接近1。用几种这些材料制得的结构，其μ’eff也会等于1或非常接近1。用这些材料制得的并且在特定的频率范围内
(5)(ε’eff)1/2～1/f
的结构在该频率范围内将是良好的吸收体。
由上面描述可见，在一频率范围内有效ε’μ’随频率而下降的任何材料或结构，或者在一频率范围内有效介电常数随频率而下降并且在该频率范围内μ’为1或接近1的任何材料或结构，只要其厚度接近等式(1)给出的厚度，那么至少在部分该频率范围内它一般是良好的吸收体。也就是说，ε’随频率下降这一事实增加了四分之一波长关系式(1)大致成立的范围，从而增加了材料或结构成为有效1/4波片的范围。在该范围内有效介电常数的减小越接近等式(5)，结构成为良好吸收体的频率范围越宽。记住这一点，从图7和8就可理解为什么镍锌铁氧体，尤其当其与高介电常数材料组合在一起时，在宽的频率范围内是良好的吸收体。
形成良好吸收性的另一个重要因素是相邻层的阻抗匹配。也就是说，相邻层的阻抗应基本相等。对于最接近反射板100外表面的层，这意味着阻抗应为1或接近1，因为空气的阻抗为1。如果相邻层的阻抗相差很大，电磁波会在两层间的界面发生反射，内层将不会明显地参与吸收。阻抗定义为z=([μ’-iμ”]/[ε’-iε”])1/2。尽管这是一个复杂的表达式，其性能难以直观地理解，但是可在认识到ε”和μ”基本上是损耗的基础上将其简化，因此(μ’/ε’)1/2是需要匹配的主要参数。空气的阻抗为1。图7和图8显示在接近200MHz的很宽的频率范围内，对于Ni0.4Zn0.6Fe2O4,μ’≈ε’，因此(μ’/ε’)1/2接近1。当将这种铁氧体还满足前段所述条件这一事实综合在一起考虑时，这事实就能说明该材料是良好吸收体的原因。
由上面描述可清理出设计电磁辐射吸收板的较好的方法。首先，寻找折射率随频率下降并且在要吸收的频率范围附近的频率范围内具有良好吸收性的材料组合。随后，调节该组合，使得其折射率更接近理想方程式(4)，从而扩大吸收的范围。如有必要，还可调节材料和材料的相对厚度以便迁移峰值吸收频率，并尽可能使相邻层的阻抗匹配，随后在一个迭代过程中再将形成的材料组合调节至更接近等式(4)。
业已发现具有随频率减小的有效介电常数的材料很适合作为表层，即最靠近入射的电磁辐射110的层，以改进多层吸收体体系的电磁波吸收特性。
在上面描述中，许多实例含有聚合物-陶瓷组合物。这种组合物的制造流程图列于图28。先在步骤284中将要求的陶瓷材料粉末280、聚合物粉末281和可溶解聚合物的溶剂282混合在一起。例如，如果聚合物是ButvatTM，则合适的溶剂是四氢呋喃(THF)。陶瓷粉末悬浮在溶液中。混合得到的溶液直至其均匀，随后在步骤286中将其倒入模具中。接着在合适的温度下将该复合材料固化合适的时间。例如，对于ButvarTM，合适的温度是室温，合适的时间是12小时。
由上述可见，聚合物-陶瓷复合材料比常规吸收体有数个优点。它们不仅重量轻，而且容易在室温下制造。它们能将数种不同性能的材料(如铁电体和铁氧体，或者高介电常数材料和铁氧体)容易地混合在一起，以调节材料解决特殊的反射性问题。另外，形成的吸收体106相对柔软，更容易操作和进行常规建筑。
用于本发明吸收体106中的许多介电材料、铁电体、铁氧体等均是陶瓷材料。所有这些陶瓷材料均由图29所述的方法制得。在步骤291中，将要求的陶瓷材料粉末置于模具中。该模具最好由不锈钢制成。在步骤292中，将粉末在模具中等静压成形，压力最好为50,000磅/平方英寸(PSI)。随后在步骤6中，从模具中取出陶瓷并烧结，烧结温度最好为900-1100℃。如有必要进一步对试样成形并随后试验。如果该试验是介电试验，则从模具中取出的圆盘形试样本身是合适的。对于磁性试样，在试验前在试样上钻孔使之形成环的形状。
本发明的一个特征在于，与现有的吸收体相比本发明层叠的吸收体体积更小并更轻。例如，上述本发明高介电常数材料的较好的厚度比现有的铁氧体的较好厚度薄2-10倍。另外，许多高介电常数材料(如BST)是抗天候老化的硬化陶瓷。因此，可省去外保护贴砖109或使之更薄。
本发明另一个特征在于，发现材料的介电常数越高，材料就可越薄，并且与其它材料组合在一起仍能提供良好的吸收性。
本发明另一个特征在于，对于本发明材料或结构物有一个对应最佳吸收性能的临界厚度tc，在该临界厚度附近的一个厚度范围内具有良好的吸收性能。
本发明的另一个特征在于，其介电常数ε’随频率而变的材料可形成良好的吸收体，尤其将其与其它可在宽的频率范围内使有效介电常数满足公式(3)的材料组合在一起时。
本发明的另一个特征在于，事实上能相对容易地将本发明所有实例调节至电视和高频无线电波长范围内的特定频率。这可以通过改变各个实例的组成、改变各个组成的厚度、或当涉及复合材料或固溶体时改变各个组分的量、或者组合使用上述方法来实施。因此，本发明吸收板本身能解决特殊建筑场所的特定电磁波环境问题。
本发明的另一个特征在于，镍锌铁氧体是用于吸收的最佳铁氧体，并且这种材料的Ni0.4Zn0.6Fe2O4化学计量是最好的。上面讨论了数种不同的化学计量制剂。镍锌铁氧体还可以掺杂(如用镁或其它金属)，但是发现在电视频率范围内未掺杂的铁氧体是最好的。
本发明的另一个特征在于，尽管在MHz频率范围内低介电常数材料不是良好的吸收体，但是当将其夹在铁氧体和金属之间时，它们能改进电磁波吸收板体系的总体吸收性能。
尽管描述了目前认为是本发明较好的实例，但是应理解可在不偏离本发明精神和基本特征的情况下使用其它特殊的形式来实施本发明。现已描述了使用本发明多层吸收体的优点，但是还可提出这些吸收体的许多改进和变化。因此，本发明实例是说明性而非限制性的。本发明的范围由所附的权利要求书载明。

Claims (17)

1．一种用于建造建筑物的电磁波吸收板(100)，该吸收板包括：建筑支承元件(102)和由该支承元件支承的吸收体元件(106)，所述电磁波吸收板的特征在于所述吸收体元件包括第一层(166、186、210)和第二层(170、182、216)，与所述第二层相比，所述第一层更靠近所述电磁波在所述吸收板上的入射点，所述第一层含有铁氧体，所述第二层含有高介电常数材料。
2．如权利要求1所述的电磁波吸收板，其特征在于所述吸收体元件包括位于所述第三层和所述第二层之间的第四层214，所述第四层含有LSM。
3．如权利要求1所述的电磁波吸收板，其特征在于所述吸收体元件包括在与所述第一层相比离所述电磁波的所述入射点更远位置上的第三层(168、212)，所述第三层包括低介电常数材料。
4．如权利要求3所述的电磁波吸收板，其特征在于所述第三层位于所述第一层和所述第二层之间。
5．一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和由该支承元件支承的吸收体元件，所述电磁波吸收板的特征在于所述吸收体元件包括含有聚合物的第一层(164、168、186、192、222)和含有介电常数比所述聚合物更高的材料的第二层(160、170、188、190、220)。
6．一种用于建造建筑物的电磁波吸收板(100)，该吸收板包括：建筑支承元件(102)、由该支承元件支承的反射元件(104)和由该支承元件支承的吸收体元件(106)，与所述反射元件相比，所述吸收体元件更靠近电磁波在所述吸收板上的入射点，所述电磁波吸收板的特征在于所述吸收体元件包括含有铁氧体的第一层(162、166、220)和含有低介电常数材料的第二层(164、168、222)，与所述第一层相比，所述第二层离所述电磁波的入射点更远。
7．如权利要求6所述的电磁波吸收板，其特征在于所述吸收体元件还包括含有高介电常数材料的第三层(160、170)。
8．如权利要求5或6所述的电磁波吸收板，其特征在于存在多个所述吸收体元件，每个吸收体元件包括一层所述第一层(230)和一层所述第二层(231)。
9．如权利要求8所述的电磁波吸收板，其特征在于存在n组所述吸收体元件(160M)，其中n是2-100的整数。
10．一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板能在一频率范围内有效地吸收电磁波，所述吸收板包括多组分吸收体元件(106)，所述电磁波吸收板的特征在于所述吸收体元件具有电容率有效实部ε’eff和磁导率有效实部μ’eff，使得在所述频率范围内(ε’effμ’eff)1/2～1/f，其中f为入射电磁波的频率。
11．一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板能在一频率范围内有效地吸收电磁波，所述吸收板包括多组分吸收体元件(106)，其特征在于所述吸收体元件具有随频率下降的电容率有效实部ε’eff。
12．一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和支承在该支承元件上的吸收体元件(112、160、170、198)，所述吸收体元件包括高介电常数材料，所述电磁波吸收板的特征在于所述高介电常数材料是选自分层的超点阵材料、影象磁性材料和Z×BaTiO3+(100％-Z)×BiFeO3，其中100％＞Z＞0％。
13．一种用于建造建筑物的电磁波吸收板，该吸收板包括：建筑支承元件和支承在该支承元件上的吸收体元件，所述电磁波吸收板的特征在于所述吸收体元件(106)包括选自石榴石、磁阻材料、分层的超点阵材料、磁铅石、影象磁性材料、LSM、Fe3O4和Ni0.4Zn0.6Fe2O4的材料。
14．如权利要求13所述的电磁波吸收板，其特征在于所述材料包括钇-铁石榴石。
15．如权利要求13所述的电磁波吸收板，其特征在于所述磁阻材料是选自La0.67Sr0.33MnO3、LaxCa(1-x)MnO3以及LaxPb(1-x)MnO3的材料，其中0＜x＜1。
16．如权利要求12或13所述的电磁波吸收板，其特征在于所述吸收体元件(176)包括聚合物与从列出的材料中选用的材料的复合材料。
17．如权利要求12或13所述的电磁波吸收板，其特征在于所述分层的超点阵材料包括选自钽酸锶铋、铌酸锶铋、钛酸锶铋、锆酸锶铋及其固溶体的材料。
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