1.2.1铁氧体吸波材料

铁氧体材料的主要成分是正三价铁离子的一种或几种氧化物，这种材料通常表现出亚铁磁性或反铁磁性。铁氧体拥有较高的介电性能，其电阻率也优于金属和合金磁性材料。由于铁氧体材料的这些基础物理属性，金属导体在高频下并不会产生产生的趋肤效应，这说明铁氧体材料在高频时磁导率不会出现大幅下降。目前，铁氧体在高频弱电领域的运用已经非常广泛。但是由于铁氧体在单位体积中只能储存少量磁能，饱合磁化强度也较低，因此无法应对高磁能密度的低频强电和大功率的要求。

铁氧体磁性材料一般都会含有铜、锌、锰等二价金属离子(CuFe2O4、ZnFe2O4、MnFe2O4)，其化学分子式可以用MFe2O4表示。通过将这类金属化合物进行混合并烧结可以的得到铁氧体磁性材料。这混合铁氧体材料的电阻率远大于其他金属磁性材料，这可以有效地抑制涡流，使其能够应对高频波段。

制备磁性铁氧体材料的方法一般是将一定比例的高纯度粉状的氧化物（如Mn3O4、NiO、Fe2O4等）混合均匀，再经对其进行煅烧、粉碎、造粒和模压等工序使之成型，然后再放入高温炉中烧结（一般在800～1400℃下进行），最后通过机械加工对烧结出的铁氧体制品进行塑形。不同的铁氧体材料的特性也是大相径庭，有的损耗低、高频特性好，有的适合做高磁导率的线性材料。

铁氧体拥有较强的吸波性能，因为同时具有亚铁磁性和介电性能，并且具有复数形式的相对磁导率和相对电导率，这意味着它既能产生介电损耗又能产生磁损耗。

将铁氧体用作吸波材料主要有两种方法：一种方法是烧结铁氧体，由于烧结出的铁氧体内部结构较连续，材料可获得较高的磁导率，但是这类材料质量相对较大，且易碎，不易耐高温。另一种是与胶粘剂复合制成复合材料，以便调整涂层的电磁参数，这是目前国内外使用最广范的一种做法，但是这些材料材料的磁导率都相对较低，因此需要通过增加厚度的方法来提高其微波吸收性能。

纵观人类历史，人类最早发现的铁氧体材料是主要成分为Fe3O4的磁铁矿。宋朝时期，人们就通过利用磁石之间的相互吸引与排斥，制造了最初的指南针：司南。到了20世纪30年代，日本科学家加藤和武井首次合成含钴铁氧体。1946年，荷兰飞利浦(Philips)实验室物理学家斯诺克(Snoek)成功合成具有优良性能的含锌铁氧体，并总结出一套成熟的制备工艺，由此铁氧体软磁材料开始了工业化生产。1952年，该实验室另一位物理学家文特的课题组成功制备出了永磁铁氧体，其主要成分为BaFe12O19。时至今日，铁氧体作为磁性材料的重要性已经与磁性金属材料并驾齐驱。表1.1为铁氧体的重要进展年表。

铁氧体按晶体结构分类，主要分为三种：尖晶石型、磁铅石型和石榴石型。目前用作电磁波吸收剂的铁氧体主要是磁铅石型(硬磁)和尖晶石型(软磁)。

表1.1：铁氧体的重要进展年表[10,11]

公元前4世纪 Fe3O4(磁铁矿,即铁的铁氧体)的磁性的记载(中国)

公元前3世纪 最早的指南器(司南)的发明(中国)

1909 合成铁氧体

1946 软磁铁氧体的工业化生产

1952 钡铁氧体(磁铅石型)

1956 非线性铁氧体器件

1967 铁氧体的磁泡现象

1970-1980 铁氧体隐身技术

1981 Lu2BiFe5O12石榴石单晶薄膜光纤开关

1983 YIG系列单晶薄膜光纤电流测试仪

1990 (YbTbBi)3Fe5O12磁光隔离器

1.2.2硬磁材料

硬磁材料，因其经过磁化后极不易退磁，而且还能长期保留磁性，所以也被称为永磁体。常见的永磁体包括金属永磁体、稀土永磁体和铁氧磁体。金属永磁体是发现和应用最早的一种硬磁材料，主要分为铝镍钴(AlNiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系两大类；稀土永磁体的主要成分是稀土族元素和铁族元素，其磁能积是目前已知的永磁材料中最高的；铁氧磁体最重要的特性是高电阻率，因此在高频和微波上有很好的应用。硬磁铁氧体都是属于六角晶系磁铅石型的晶体结构，锶铁氧体SrFe12O19和钡铁氧体BaFe12O19都是用途示范广泛的硬磁材料。这类材料性能好，成本较低，所以常用来制作扬声器的磁钢、各种永久磁铁和电子电路中的记忆元件等，其中如录音器、电话机等电讯器件及各种仪表中的磁铁都是用硬磁材料制作的，不仅如此，铁氧磁体在医学、生物和印刷显示等其它方面也得到了很好的应用。硬磁材料的典型特征是具有高矫顽力。相对的，软磁材料的矫顽力就较低。所谓的矫顽力就是磁性材料先经过磁化以后，再加上与磁化场方向相反的磁场，最后使剩余磁性降低到零，这个磁场的磁场强度就是矫顽力。永磁材料不仅发现的早，也是最早使用的一类磁性材料。永磁材料不但种类很多，可以满足各方面的需求，而且成本相对较低，所以十分受现代市场的欢迎。