JP2002314285A - 電磁波吸収体 - Google Patents

電磁波吸収体

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JP2002314285A
JP2002314285A JP2001119210A JP2001119210A JP2002314285A JP 2002314285 A JP2002314285 A JP 2002314285A JP 2001119210 A JP2001119210 A JP 2001119210A JP 2001119210 A JP2001119210 A JP 2001119210A JP 2002314285 A JP2002314285 A JP 2002314285A
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wave absorber
conductive
oxide
binder material
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Kenichi Kimura
健一 木村
Yoichi Katsumata
陽一 勝又
Teruo Nakagawa
輝雄 中川
Toshifumi Niino
敏文 新納
Koichi Shiromizu
廣一 白水
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Fujita Corp
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Fujita Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電磁波吸収体、とくにマイクロ波吸収
体は、吸収性能を誘電率または透磁率の一方のみにより
コントロールせざるを得ず、吸収すべき様々な周波数
帯、帯域幅の選択の自由度が低いという欠点があった。 【解決手段】 無機質または有機質の非導電性のバイン
ダー材料に、LaSrMnまたはLaCaMnの酸化物
のような導電性磁性酸化物を配合し、所望の形状に成形
し電磁波吸収体とした。またバインダー材料の種類、導
電性磁性酸化物の種類、導電性磁性酸化物の配合量、電
磁波吸収体のサイズの調節を行うことにより、0.8〜
10GHzの周波数帯で5dB以上の電磁波を吸収させ
ることができるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波吸収体に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】電磁波吸収材料は、一般的に導電性電磁
波吸収材料、誘電性電磁波吸収材料、磁性電磁波吸収材
料に分類される。導電性電磁波吸収材料は、抵抗や抵抗
皮膜などに流れる高周波電流によって電磁波エネルギー
が熱エネルギーに変わる材料であり、これを用いた代表
的な電磁波吸収体は、λ/4型吸収体である。誘電性電
磁波吸収材料は、カーボンゴム、カーボン含有発泡ウレ
タン、カーボン含有発泡ポリスチロールなどが代表的な
材料である。これらは一般的に磁性損失をもっておら
ず、誘電率、とくに誘電損失および導電率が電磁波吸収
性能に関係している。これに対し、磁性電磁波吸収材料
は、焼結フェライトに代表され、透磁率、とくに磁性損
失が電磁波吸収性能に関係している。
【0003】実際の電磁波吸収体は、上記のような材料
を単体、あるいは組み合わせ、その形状も平板型や山形
ピラミッド型と、その用途に合わせて様々なものが商品
化されている。代表的なものとしてはテレビゴースト対
策用のフェライト電磁波吸収体や、電波暗室用の多層電
波吸収体(発泡スチロールにカーボンを混入したものと
フェライトタイルとの組み合わせ)などがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の吸収体に
対して、最近の高度な情報化の流れの中でマイクロ波に
対応したマイクロ波吸収体の開発が進められている。そ
の代表例としてはフェライト系吸収体が挙げられる。こ
のフェライト系吸収体の多くは、誘電率を一定として磁
性体であるフェライトの透磁率を調整し、対象周波数で
あるマイクロ波帯に吸収特性をもつようにフェライト組
成等を工夫したものである。なお、マイクロ波吸収体に
は、一般的にある程度の広さの吸収帯域幅や形状の単純
さ等が望まれているため、上述した導電性電磁波吸収材
料、誘電性電磁波吸収材料はマイクロ波吸収体として使
用しにくい傾向がある。
【0005】なお、電磁波吸収性の高い吸収体を設計す
るためには反射係数Γが小さいことが必要である。反射
係数Γは、
【0006】
【数1】
【0007】で表され、この式においてZinは入力イン
ピーダンス、Z0は自由空間のインピーダンス(=37
7Ω)であり、
【0008】
【数2】
【0009】である。ここでf:周波数、c:光速、μ
r:比透磁率、εr:比誘電率、d:厚さ、μr=μ
r (f)−jμr ’’(f)、εr=εr (f)−jε
r ’’(f)である。これらの式から吸収性能はμr、ε
r、d、fによって決定されることがわかる。このうち
材料に固有のパラメータはμrおよびεrである。
【0010】しかしながら、従来の電磁波吸収体、とく
にマイクロ波吸収体は、吸収性能をμrまたはεrの一方
のみによりコントロールせざるを得ず、吸収すべき様々
な周波数帯、帯域幅の選択の自由度が低いという欠点が
ある。例えば、フェライト系吸収体において、マイクロ
波吸収性能を高めるために多くの研究開発がなされてい
るが、フェライト材料は多くの場合透磁率の調整しかで
きない。また、適当な透磁率をもつフェライト系材料
に、ゴムなどの添加剤を導入することにより透磁率およ
び誘電率を調整しようとする試みもあるが、前記のよう
にフェライト材料は透磁率の調整しかできないことか
ら、この技術でも前記自由度が制限されてしまう。な
お、誘電体と磁性体を組み合わせた電磁波吸収体も存在
するが、2種以上の誘電体や磁性体を用いている多層の
複雑なものであったり、サイズが厚くなったり(発泡
体)し、建物やオフィス環境で使用する場合に多くの問
題を生じている。
【0011】したがって本発明の目的は、吸収すべき様
々な周波数帯、帯域幅の選択の自由度が高く、とくに高
いマイクロ波吸収性能を有する電磁波吸収体を提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、非導電性のバ
インダー材料に導電性磁性酸化物を配合し、所望の形状
に成形してなる電磁波吸収体を提供するものである。ま
た本発明は、前記導電性磁性酸化物が、LaSrMnま
たはLaCaMnの酸化物である前記の電磁波吸収体を
提供するものである。また本発明は、前記非導電性のバ
インダー材料が、セメント、コンクリート、珪酸カルシ
ウム、石膏およびプラスチックから選択される前記の電
磁波吸収体を提供するものである。また本発明は、前記
の電磁波吸収体を電磁波吸収層として少なくとも備えて
なる多層電磁波吸収体を提供するものである。また本発
明は、前記の電磁波吸収体を用い、前記非導電性のバイ
ンダー材料の種類の選択、前記導電性磁性酸化物の種類
の選択、前記導電性磁性酸化物の配合量の調節および/
または前記電磁波吸収体のサイズの調節を行うことによ
り、0.8〜10GHzの周波数帯で5dB以上の電磁
波を吸収させることを特徴とする電磁波吸収方法を提供
するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに説明する。
本発明に用いられる非導電性のバインダー材料は、好適
なものとして、例えばセメント、コンクリート、珪酸カ
ルシウム、石膏、ポリカーボネート等のプラスチック等
が挙げられる。
【0014】また、本発明に用いられる導電性磁性酸化
物は、例えばLaSrMn、LaCaMnの酸化物等が
好ましいが、その他にも強磁気抵抗材料(Giant Magnet
o-Resistive)、あるいはペロブスカイト構造をもつシ
グネット磁性材料も用いることができる。なお、強磁気
抵抗材料としてはLaxPb(1-x)MnO3等が、ペロブ
スカイト構造をもつシグネット磁性材料としてはチタン
酸バリウムとビスマス鉄酸化物の混合体(BaTiO3
+BiFeO3)等が挙げられる。
【0015】本発明によれば、非導電性のバインダー材
料の種類の選択、導電性磁性酸化物の種類の選択、導電
性磁性酸化物の配合量の調節、電磁波吸収体のサイズの
調節を必要に応じて組み合わせて適宜行うことにより、
0.8〜10GHzの周波数帯で5dB以上の電磁波を
吸収させることができる。前記の選択および調節は、下
記実施例でも説明するように、簡単な実験を通して容易
に行うことができる。このように本発明によれば、吸収
すべき様々な周波数帯、帯域幅の選択の自由度が高く、
とくに高いマイクロ波吸収性能を有する電磁波吸収体を
提供することができる。なお、導電性磁性酸化物の配合
量は、非導電性のバインダー材料に対し、例えば5〜4
5重量%が好ましい。さらに具体的には、例えば電磁波
吸収体の厚さが5〜10mmであり、電磁波が1.5〜
2.5GHz帯である場合、25〜45重量%が好まし
い。配合は、例えばセラミックス混練用のミキサーを用
いて行うことができる。
【0016】本発明の電磁波吸収体は、公知の成形手段
により所望の形状に成形して用いることができる。ま
た、本発明の電磁波吸収体を電磁波吸収層とし、該層を
2層以上含むか、あるいは該層とその他の電磁波吸収層
(例えばフェライトタイル等)とを積層した多層電磁波
吸収体として用いることもできる。
【0017】本発明の電磁波吸収体は、例えば、マイク
ロ波を使った無線LAN(0.8〜5.8GHz)を導
入しようとしているオフィスビルの建築時、その壁、
柱、天井、床等に好適に使用し得る。これにより電波の
必要外の反射やノイズを防ぎ、無線LANの快適環境を
提供することができる。あるいは、既存のオフィスであ
る場合、オフィス内の衝立て、壁掛け等の什器の一部
に、本発明の電磁波吸収体からなる電磁波吸収層を設け
たり、天井の一部を本発明の電磁波吸収体からなる電磁
波吸収層に置換したりして、無線LANの快適環境を提
供することもできる。なお、建材の一部に本発明の電磁
波吸収体を用いる場合、耐火性等を考慮すると、非導電
性のバインダー材料として、無機質バインダー、とくに
セメント、コンクリート、珪酸カルシウム、石膏を用い
るのが好ましい。このとき、建材中の含水量の変動に注
意する必要があるが、建材の表面に公知の防水用塗料を
塗布することによりこの問題は解決できる。また、什器
の一部に本発明の電磁波吸収体からなる電磁波吸収層を
設ける場合、非導電性のバインダー材料として、ポリカ
ーボネートのようなプラスチックからなる有機質バイン
ダーを用いるのが好ましい。さらに、非導電性のバイン
ダー材料をスラリー状や液体状にし、その中に導電性磁
性酸化物を配合し塗料化しておけば、建材や什器に該塗
料を塗布することにより、所望の場所に容易に電磁波吸
収体を設置することができる。
【0018】
【作用】従来、導電性および磁性を兼ね備えたセラミッ
クスは知られていたが、このような材料を電磁波吸収体
として用いることはなされていなかった。導電性磁性酸
化物は、そのままでは本発明の求めるような電磁波吸収
体として使用することはできないが、これを非導電性の
バインダー材料に配合することにより、導電性が著しく
低下し、かつ適当な透磁率を保持したまま適当な誘電率
を有する電磁波吸収体を得ることができる。そして、非
導電性のバインダー材料の種類や、導電性磁性酸化物の
種類や、導電性磁性酸化物の配合量や、電磁波吸収体の
サイズ等を適宜選択・調節することにより、0.8〜1
0GHzの周波数帯で5dB以上の電磁波を吸収させる
ことが可能となる。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。非導電性バインダー材料としてポリカーボネート、
導電性磁性酸化物として、La0.7Sr0.3MnO3(以
下、LSMという)を用い、ポリカーボネートに対し、
図1〜4に示すように、LSMを幾つかの容量%におい
て配合し、サイズとして縦20cm、横20cm、厚さ
7mmと縦30cm、横30cm、厚さ7mmの試験体
を作製し、透磁率および誘電率(実数部ε’、μ’、虚
数部ε’’、μ’’)について調べた。結果を図1〜4
に示す。なお、本実施例において、透磁率および誘電率
は自由空間測定法により計算して得た値である。また図
5は、LSM配合量と、自由空間法によって計測した電
磁波吸収性能との関係を示す図である。
【0020】各図において、LSMの含有量が減少する
にしたがって透磁率および誘電率のいずれもが減少して
いることが分かる。またとくにLSMの配合量が減少す
るにしたがって、電磁波の吸収帯域幅を広める効果にマ
イナス影響を与えるε’の減少率が激しいのに引き換
え、吸収における損失をつかさどるε’’、μ’’の減
少率は大きくないことが分かる。このことから、導電性
磁性酸化物の含有量を変化させることによって、要求す
る周波数帯、帯域幅を有する電磁波吸収体の提供が可能
であることが分かる。なお、非導電性のバインダー材料
の種類、導電性磁性酸化物の種類、電磁波吸収体のサイ
ズを適宜変更することによっても、要求する周波数帯、
帯域幅を有する電磁波吸収体の提供が可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、吸収すべき様々な周波
数帯、帯域幅の選択の自由度が高く、とくに高いマイク
ロ波吸収性能を有する電磁波吸収体を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例においてLSMの配合量と透磁率および
誘電率との関係を示す図である。
【図2】実施例においてLSMの配合量と透磁率および
誘電率との関係を示す図である。
【図3】実施例においてLSMの配合量と透磁率および
誘電率との関係を示す図である。
【図4】実施例においてLSMの配合量と透磁率および
誘電率との関係を示す図である。
【図5】LSM配合量と、自由空間法によって計測した
電磁波吸収性能との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 輝雄 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目25番2号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 新納 敏文 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目25番2号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 白水 廣一 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目25番2号 株 式会社フジタ内 Fターム(参考) 2E001 DH01 FA02 FA03 FA11 FA14 GA06 HA01 HA03 HA04 HA21 HD14 KA01 LA16 5E040 AA00 BB01 BB03 CA13 NN00 5E321 AA43 AA44 AA46 BB53 BB57 BB60 GG11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非導電性のバインダー材料に導電性磁性
    酸化物を配合し、所望の形状に成形してなる電磁波吸収
    体。
  2. 【請求項2】 前記導電性磁性酸化物が、LaSrMn
    またはLaCaMnの酸化物である請求項1記載の電磁
    波吸収体。
  3. 【請求項3】 前記非導電性のバインダー材料が、セメ
    ント、コンクリート、珪酸カルシウム、石膏およびプラ
    スチックから選択される請求項1または2記載の電磁波
    吸収体。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
    の電磁波吸収体を電磁波吸収層として少なくとも備えて
    なる多層電磁波吸収体。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
    の電磁波吸収体を用い、前記非導電性のバインダー材料
    の種類の選択、前記導電性磁性酸化物の種類の選択、前
    記導電性磁性酸化物の配合量の調節および/または前記
    電磁波吸収体のサイズの調節を行うことにより、0.8
    〜10GHzの周波数帯で5dB以上の電磁波を吸収さ
    せることを特徴とする電磁波吸収方法。
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