1.4　吸波材料的损耗机制

吸波材料在外电磁场的作用下，将一部分电磁能转变成热能损耗掉。损耗的微观机制分为磁损耗型和电损耗型[58]。

1.4.1　磁损耗型吸波材料的损耗机制

磁性材料在不可逆交流磁化过程中所消耗的能量，统称铁心损耗，简称铁损。它由磁滞损耗Wh、涡流损耗We和剩余损耗Wc三部分组成，则总磁损耗功率为

Pm=Ph+Pe+Pc

（1-2）

式中，Ph、Pe、Pc分别为磁滞损耗功率、涡流损耗功率和剩余损耗功率。

（1）趋肤效应和涡流损耗

根据法拉第电磁感应定律，磁性材料在交变磁化过程中会产生感应电动势，因而会产生涡电流。显然，涡电流大小与材料的电阻率成反比。因此，金属材料涡流比铁氧体要严重得多。除了宏观的涡电流以外，磁性材料的磁畴壁处还会出现微观的涡电流。涡电流的流动，在每个瞬间都会产生与外磁场产生的磁通方向相反的磁通，越到材料内部，这种反向的作用就越强，致使磁感应强度和磁场强度沿样品截面严重不均匀。等效来看，好像材料内部的磁感应强度被排斥到材料表面，这种现象叫趋肤效应。正是这种趋肤效应产生了所谓的涡流屏蔽效应。

（2）磁滞损耗

在交流磁化条件下，涡流损耗和磁滞损耗是相互依存的，不可能完全把它们分开。在交变电场中每秒内的磁损耗功率为

（1-3）

式中，f为频率;v为瑞利常量;Hm为磁化振幅。

（3）剩余损耗

除磁滞损耗、涡流损耗外的其他损耗归结为剩余损耗。引起剩余损耗的原因很多，而且尚不完全清楚，因此很难写出其具体解析式。在低频和弱磁场条件下，剩余损耗主要是磁后效引起的。所谓磁后效就是处于外磁场为Ht0的磁性材料突然受到外磁场的阶跃变化到Ht1，则磁性材料的磁感应强度并不是立即全部达到稳定值，而是一部分瞬时到达，另一部分缓慢趋近稳定值。

1.4.2　电损耗型吸波材料的损耗机制

电损耗型吸波材料，其损耗机制如下。

（1）电导损耗

吸波材料一般不会是理想绝缘体，不可避免地存在一些弱联系的导电载流子。在电场作用下，这些导电载流子将作定向漂移，在吸波材料中形成传导电流，传导电流的大小由电解质本身的性质决定。这部分电流以热的形式消耗掉，称之为电导损耗。

（2）松弛极化损耗

电介质在电场作用下要发生极化，各种极化形式的充分建立都需要一定的时间。电子位移极化和离子位移极化建立的时间都非常短，为10-14～10-15s，当位移极化建立的时间与外电场的交变周期相比很短时，不会因介质损耗而消耗能量。

热离子松弛极化，偶极子转向极化等所建立的时间较长，为10-2～10-8s，甚至更长。当外电场频率比较高，如高频或超高频，偶极子转向极化就跟不上电场周期的变化，产生松弛现象，致使电介质的极化强度滞后于外电场。并且随频率的升高，电介质的介电常数ε下降，当频率足够高时，偶极子转向极化将完全跟不上电场周期性变化，由这一极化形式提供的介电常数随频率的上升而趋向于零，这时电介质的介电常数只有位移极化提供，这一过程也消耗部分能量。在高频和超高频中，这类损耗将起主要作用，甚至比电导损耗还大，这种损耗称作松弛极化损耗。

（3）谐振损耗

谐振损耗来源于原子、离子、电子在振动或转向时所产生的共振效应。这种效应发生在红外的光频范围。根据古典场论的观点，光是在真空或连续介质中传播的电磁波。电磁波在介质中传播时的相对速度及介质的折射率依赖于电磁波的频率。折射率随频率的变化形成色散现象。色散存在的同时伴随着能量的损耗，色散总是同时存在着吸收。