cmy2022
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9 months ago （1）毫米波的特性：虽然拥有着明显的优势，但同时也存在着劣势。由于毫米波先天特性限制，毫米波的传输距离较短，在常规的使用场景下，一般毫米波的传输距离不超过10m，如果遇到物体遮挡、恶劣天气甚至是雾霾等复杂的自然环境影响，其实际传输距离还会进一步衰减。这也是为什么在过去移动通信发展的40年间，毫米波频段一致处于尚未被完全开发利用的状态。树叶衰减是毫米波的重要衰减因子，发射器和接收器之间的植被增加了信号的衰减，并且可能严重影响无线通信系统的服务质量，叶子衰减的烟瘴程度取决于植被成分本身的深度。在28GHz、60GHz和90GHz载波频率下，树叶衰减可以高达17dB、22dB和25dB。在部分使用场景下，反而成了毫米波的优势所在，如短距离传输可以有效的减少不同信源之间的信号之间干扰。且毫米波所采用的高增益天线具有较好的指向性，可以进一步消除干扰，同时增强信息传输的安全性。 （2）在目前开展的第5代移动通信（5G）研究中，几个毫米波频段已经成为5G候选频段，毫米波技术将会在5G的发展中起着举足轻重的作用。目前毫米波研究的主要频段范围分别在28、38、45、60GHz以及71到76GHz左右。在短距离高速通信系统中，60GHz频段得到了广泛地研究和应用。欧洲、美国、加拿大、韩国、日本、澳大利亚以及我国陆续开放了这一频段地免费频谱资源。60GHz频段处于大气衰减峰，虽然不适合远距通信，但可用于短距离传输，且不会对周围造成太多干扰。近年来，在60GHz频段已发展了高速Gbps通信、WirelessHD、WiGig、近场通讯、IEEE 802.11ad、IEEE802.15.3c等各种系统与标准。国内东南大学提出了工作在45GHz频段的超高速近远程无线传输标准（Q-LINKPAN），其短距部分已成为IEEE 802.11aj国际标准。45GHz频段地大气衰减小于1dB/km，因此不仅可以像60GHz频段一样实现高速短距传输，同时也适用于远距传输。卫星通信覆盖范围广，是保障偏远地区和海上通信以及应急通信的重要手段，目前其工作频段主要集中在L、S、C、Ku及Ka波段。随着卫星通信研究的不断深入，已在尝试更高频段，因为毫米波频段可以提供更宽的带宽，因而可实现更高的通信速率。此外，低功耗、小体积、抗干扰以及较高的空间分辨率都是其值得利用的特点。目前卫星与地面通信的主要研究方向集中在两个大气衰减较小的窗口：Q频段和W频段，而60GHz频段被认为是实现星间通信的重要频段。此外，毫米波光载无线通信（RoF）系统也得到了迅速的发展，自从1990年光载无线通信的概念被提出之后，这个领域目前在毫米波频段成为了研究热点，很多研究小组在不同的毫米波频段进行了研究，比如60GHz、75-110GHz、120GHz、220GHz、250GHz等。微波毫米波汽车防撞雷达主要集中在24GHz和77GHz频段上，是未来智能驾驶或自动驾驶的核心技术之一。毫米波在大气遥感方面也有重要的应用，南京信息工程大学葛俊祥团队研制了W波段云雷达，北京理工大学吕昕团队正在研制94/340GHz双频段云雷达。
常规毫米波无源干扰主要采用毫米波箔条
其主要干扰方式是利用反射特性，尽管其有许多优势，但依然在干扰雷达体制方面存在一定局限，与其相对的另一种干扰方式-吸波型无源干扰（碳纤维）则可以补足这一缺憾。通常情况下，理想的毫米波吸波型箔条应具有以下特性：宽频带吸波特性、反射率通常在-10到-20dB、物理化学性质稳定、较高的机械性能、与机体结合牢固、重量轻、厚度薄、不粘连等。通过在基体材料镀铝玻璃纤维上涂覆纳米吸波材料，研究镀铝玻璃丝涂覆纳米吸收材料后的毫米波特性表明，在30GHz频段衰减-4.23dB；32.5GHz频段衰减-1.76dB；35GHz频段衰减-8.46dB；37.5GHz频段衰减-15.41dB；40GHz频段衰减-8.53dB。
功能复合材料
指除机械性能性能以外还具有其他物理性能，如导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、透波、吸波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等功能的复合材料，主要有增强体、基体和功能体组成。功能体可由一种或一种以上的功能材料组成；多元功能体的复合材料具有多种功能。
- 透波功能复合材料：常用于飞行器的雷达天线罩，要求材料具有很好的透波性能，还要具有一定的强度、刚度，以满足飞行器的受力要求。因为它既要作为飞行器的雏形部件，起到保护雷达天线的作用，又不能对雷达天线的工作性能（即利用辐射出的一定频率的电磁波的传播特性，来探索目标、测距和控制武器攻击目标）产生明显的影响。目前国内的透波功能复合材料增强体均为玻璃纤维（或织物），如E玻璃纤维、S玻璃纤维、D玻璃纤维、石英纤维等或它们的织物；透波功能复合材料的树脂基体要求正切损耗低，其他的要求与结构复合材料相一致，要有好的强度、模量、韧性等，例如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丁二烯树脂、丁苯树脂、乙烯基酯树脂等。
- 吸波功能复合材料：主要用于飞行器隐身技术，降低飞行器的RCS（反射），使其难于被雷达波探测和发现。对于吸波复合材料结构，要求吸波频带越来越宽。目前正在发展的一种磁性纤维在拉丝的溶液中加入了铁氧磁性物质。当微波照射到纤维层时，磁物质将电波转化为磁而发热。作为吸波功能复合材料的增强体还有SiC纤维、碳纤维等，这类纤维增强体要作电性能方面的铺层设计，因为它们的吸波性能与入射电场有关。例如：对于碳纤维复合材料来说，当入射电场方向与纤维平行时，会产生强反射，其特性接近于金属；当入射电场方向与纤维垂直时，纤维是雷达波的损耗介质。碳化硅纤维不仅具有很好的热稳定性、高温抗氧化性和耐化学腐蚀性，而且具有良好的雷达波吸收性能。用碳化硅纤维可制得具有宽频带吸收的结构吸波材料。高分子聚合物树脂基体，如环氧树脂、酚醛树脂、酚醛环氧树脂、双马树脂、聚酰亚氨树脂、氰酸酯树脂、烯丙基树脂、热塑性树脂、聚酯树脂等，都含有极性基团。作为吸波功能复合材料基体，树脂自身的吸波性远远不能满足隐身的要求，特别是在宽频（如2到18GHz）下隐身效果不明显。因此，在树脂中添加功能体是改善吸波功能复合材料基体性能的有效途径。吸波功能复合材料功能体指的是吸波剂。常见的吸波剂按吸波性质分述如下：
- 损耗型吸波剂：炭黑、石墨、胶体石墨、钢纤维、氧化铁、Fe/Al/Ni粉末、Ag和Ni碎片等；
- 磁性吸波剂：铁氧体、CO铁氧体、Ni-Zn铁氧体、Ni-Mg-Zn铁氧体、Mg-Cu-Zn铁氧体、Cu-Zn铁氧体、六角形铁氧体、铁磁材料剂其氧化物等；
- 手性吸波剂：优势在于手性参数容易调节，且对频率敏感性低，实现宽频吸收，如金属螺旋微粒等；
- 红外吸波剂：SiC纤维增强金属或树脂，C和SiC晶须增强铝或树脂，氧化化锢锡(降低天线回波)；
- 纳米吸波剂：纳米材料的比表面积比常规材料大3到4个数量级，使得对电磁波的吸收率大大优于常规材料。纳米隐身材料大多是以为磁性金属纳米材料为主体构成的纳米复合材料。可在微波频段实现高磁导率、高磁损耗，达到宽频带强吸收的目的。同时，在中、远红外频段具备高吸收、低发射率特性。国外研究的纳米吸收剂主要有：纳米金属与合金吸收剂、纳米氧化物吸收剂、纳米SiC吸收剂、纳米铁氧体吸收剂、纳米石墨吸收剂、纳米Si/C/N和Si/C/N/O吸收剂、纳米金属膜/绝缘介质膜吸收剂、纳米导电聚合物吸收剂、纳米陶瓷吸波材料、纳米氮化物吸收剂等。纳米吸波材料已广泛应用于各种车辆的挡风玻璃以及大型机场、体育馆等公共场所的门窗玻璃等。纳米磁性粒子与高分子材料或其他材料复合具有良好的微波吸收特性和宽频带红外吸收性能，一方面是由于纳米微粒尺寸远小于红外雷达波波长，因此纳米材料的透过率比常规材料要强得多，大大减少了波的反射率；
- 其他：吸波网含有纤维和碳微粒的苯乙烯泡沫塑料；甲亚胺基盐类材料可作超宽频吸波剂。单一的吸波材料难以达到多波段、宽频带的吸收效果，而拓宽频带、增加频段的方法就是材料的复合。利用复合技术开发能同时兼容米波、厘米波、毫米波、红外和激光等多波段的吸波复合材料。
四、高频太赫兹波辐射防护
（1）2017年中国工程物理研究所实现世界上最远距离太赫兹通信，载波频率140GHz，距离21km，速率为5Gbit/s。但受制于太赫兹射频器件发射功率低、大规模天线阵列增益低，这些研究无法支撑大规模多输入多输出（MIMO）通信，使得面向太赫兹窄波束定向天线的新型无线组网技术成为当今研究热点和难点。太赫兹无线组网分为室内和室外两种场景。这些场景在覆盖范围、数据速率、时延、连接性和误码率方面均有差异。这些差异主要取决于6G网络节点连接的深度：6G无线通信网络面向全业务，针对不同组网场景确定更加开放的网络架构，实现通信、感知、计算能力的融合。在此基础上，万物连接与交互性能构成了网络节点的深度连接。太赫兹无线组网性能需求如下：
- 室内应用场景
- 信息淋浴：0.1-5m,1Tbit/s,秒级时延,点对点、点对多点；
- 太赫兹局域网：<50m,达100Gbit/s,<1ms级延迟，点对点、点对多点、Ad Hoc；
- 太赫兹个域网：<20m,达100Gbit/s,<1ms级延迟，点对点、点对多点、Ad Hoc;
- 室外应用场景
- 微型超密集蜂窝网：10-15m,>100Gbit/s,毫秒级延迟，点对多点；
- 车联网和无人驾驶：>100m,>100Gbit/s,毫秒级延迟，点对点、点对多点、Ad Hoc;
- 军事通信：>100m,10-100Gbit/s,毫秒级延迟，点对点、点对多点、Ad Hoc；
- 空间组网：千米级，10-100Gbit/s，秒级延迟，点对点、点对多点；
（2）目前武器装备广泛采用的隐身能力主要是针对已有的探测技术而设计的，对毫米波雷达、厘米波雷达以及红外探测具有很好的隐身能力，但是对超宽带太赫兹雷达的隐身效果可能不明显，因此针对太赫兹雷达探测技术的隐身技术和隐身材料的研究已经开始。各国科研人员都在努力寻找低损耗、低色散、高功率容量的太赫兹传输结构，也就是寻找适合传输太赫兹波的材料和结构。就研究方法而言，主要是根据太赫兹频段在波谱中夹在毫米波频段和光学频段之间这一特性，人们试图将在这些频段成熟的传输材料进行改进应用到太赫兹频段，这些尝试包括金属圆波导、平行面金属波导、金属线波导、带有金属涂层的介质波导、全介质波导、亚波长周期孔阵列、椭圆形空心光纤包层的微结构光纤、双线传输结构、光子晶体等。如上所述，太赫兹频段的传输结构有很多选择，需要针对不同的需求选择合适的导波结构，同时仍需要寻找更低损耗和色散的太赫兹传输线材料和结构。美国在开始太赫兹雷达研究的同时，就开始了太赫兹吸波材料的研究，主要进行的是泡沫型太赫兹吸波材料和太赫兹吸波涂层的研究。太赫兹波段的左手材料和屏蔽材料的研究也有报道。
- 泡沫型太赫兹吸波材料：是在聚氨酯海绵或硅橡胶中掺入特殊配方的吸收剂（或有耗煤质）制成的。美国专利US 5260513报道的一种楔形的硅橡胶太赫兹吸波材料，用氧化铁作为吸收剂，对0.3THz到3.0THz的太赫兹波的吸收并大于-60dB；美国专利US 4942402报道了一种角锥形的硅橡胶太赫兹吸波材料，该吸波材料用硅酸土作为填充物，可吸收0.5THz到2.5THz的太赫兹波；
- 太赫兹吸波涂层：主要由吸收剂和成膜基本两部分组成，然后通过喷涂、刷涂等工艺将其涂覆在要求隐身的器件或装备表面，吸收涂层施工方便，应用灵活，容易在结构复杂的表面使用，是目前应用最广泛的隐身技术之一，但吸波涂层的吸收性能比泡沫型吸波材料小的多。美国马萨诸塞大学将不锈钢材均匀的分散在高分子树脂中，制备了不同厚度的Dallenback涂层，涂层的反射率由介电材料的含量和涂层的厚度决定。Dallenbach涂层在0.585THz的RCS为-27dB，但吸收频段很窄。印度Dubey等用热塑性聚胺酯做粘合剂，碳纤维、炭黑、聚苯胺、玻璃微珠和铝粉等多种材料为吸收剂，制备了多层结构的复合涂层，涂层厚度为2到3mm时，涂层在1到2THz的最低反射率达到了-30dB；
- 左手材料：在一定的频段下具有负的磁导率和负的介电常数，因此拥有和常规材料不同的特性，在隐身材料领域具有独特的优势。左手材料的奇异特性并非取决于它的结构成分的基本物理性质，而是取决于包含在结构里面的特殊格局的形状和分布。左手材料要求其内部尺寸必须小于电磁波的波长，太赫兹波段的电磁波波长为微米量级，所以太赫兹波段的左手材料的制备必须依赖于微纳米加工技术。美国波士顿大学Tao等设计制备了具有开关功能的基于人工电磁煤质层的太赫兹吸收材料，利用Al和SiNx双层材料的不同热膨胀系数通过控制室温控制开关功能，开关断开时，该材料对0.75THz太赫兹波的透射率为0。中国专利200910216064.4公开了一种太赫兹波平面吸收材料，先在衬底表面制备连续金属反射层，然后制备介质层，再在介质层上制备人工电磁媒质层，该吸收材料具有2个强吸收频带；
（3）除了军事领域，太赫兹吸波材料还广泛的用于微波暗室中的测试、灵敏探测器、能量收集器、建筑吸波、人体防护和成像光谱系统等民用领域。
- 微波暗室：为电磁仿真实验和电磁兼容试验提供了一个无外界干扰、无向外辐射、无反射回波的电磁波自由传播空间，不仅能替代外场的大量试验内容，而且更大程度地完善和弥补了外场实验的不足。由于各种电子器件和电子组件之间的相互辐射造成的元器件性能的紊乱，微波暗室对设备使用中需要消除环境干扰的电子组件提供了一个相对"安全"的电磁环境。微波暗室应用的吸波材料为铁氧体材料和角锥材料。
- 建筑吸波：水泥本身的电磁屏蔽效能和吸波性能都比较低，通过对水泥材料加入一定的添加剂进行改性来达到对电磁辐射的屏蔽和吸收是一种简单可行的方法。在高性能水泥基复合材料的组成方面，所用的无机材料大都是普通硅酸盐水泥，比较常见、应用也比较广的吸波剂是粉体类（包括石墨、炭黑、铁氧体和纳米金属合金等）和纤维类（主要有碳纤维、金属纤维等）。考虑到经济性、实用性以及对材料性能的影响，超微粉以及空心微珠等比较适合配置水泥基电磁吸收复合材料。损耗型吸波原材料部分供应渠道如下：鞍山昌宏生产的高强超细钢纤维；青岛瑞盛生公司生产的鳞片石墨；深圳纳米港公司生产的碳纳米管等。在掌握石墨、铁氧体的闭孔珍珠岩谐振颗粒并与水泥基材料复合，研究改性闭孔珍珠岩对水泥基材料吸波性能的作用。利用单层水泥基复合材料吸波成果，采用阻抗渐变原则，制备三层水泥基夹芯结构，用以拓宽水泥基材料的吸波频段。1、根据紧密堆积计算和力学性能试验，确定水泥基体材料的配合比为：（水泥+粉煤灰）：硅灰：石英粉：矿渣：石英砂=（0.7+0.3）：0.25：0.15：0.15：1.1.该配合比下的水泥基材料属半导体，介电常数虚部在0.1-0.7之间，因此对雷达波有一定的介电损耗作用。改变水胶比对雷达波反射率影响不大。2、电损耗吸波材料（超细钢纤维、短切碳纤维、石墨及碳纳米管）与水泥基材料单掺复合，在降低了水泥基材料的电阻率的基础上，对水泥基的雷达波吸收也有不同程度的改善。其中以钢纤维体积掺量2%的复合材料吸波效果最好。双掺铁氧体和钢纤维，钢纤维与铁氧体发挥各自吸波作用，可以拓宽水泥基材料的吸波带宽，证明同时调节材料的介电性能和磁性能，能够获得较好的吸波效果。除石墨导致水泥基材料强度下降，其余水泥基复合吸波材料力学性能均有不同程度的提高。3、沸石粉、粉煤灰漂珠和闭孔珍珠岩与水泥基材料复合，沸石粉与粉煤灰漂珠对水泥基材料的吸波性影响不大，闭孔珍珠岩则增加了水泥基材料雷达波的透射性能。采用涂挂技术用铁氧体改性的珍珠岩与水泥基材复合后，吸波值在8dB以上的带宽宽达14GHz。证明采用表面改性方法得到的闭孔珍珠岩谐振吸波材料能有效的拓宽水泥基材料的吸波带宽。与其他吸波材料相比，珍珠岩价格低廉，因此就材料成本与吸波效果而言，该谐振材料适合工程应用。但掺入珍珠岩会导致水泥基材料强度的下降。4、按照电阻利率逐渐降低方式分层的沸石粉+水泥基材料/石墨+水泥基材料/钢纤维+水泥基材料的3层组合结构，在9-17GHz波段内的吸波值都在10dB之上，且该结构易于成型，强度较高。
- 人体防护：通过大量实验结果表明，金属铜的屏蔽效果在所有实验材料中是效果最好最为明显的。以其中的红色铜管为主要材料，六矩之四分红铜管，最中间呈之字状为阑干制成的铜制网络结构片遮蔽。
- 信号屏蔽器：原理是通过限制一定区域内的通信系统，在禁止使用移动网络通信设备的区域内形成电磁保护区。屏蔽方法的划分存在区别，如可以分为主动式与被动式两种；也可以分为屏蔽下行无线链路信号，屏蔽上行无线链路信号，或同时屏蔽上、下行无线链路信号。无论屏蔽何种制式的移动通信系统，均通过发射相关频段的信号，以一定的速度从信道的低端频率向高端扫描。该扫描速度可以在手机接收报文信号中形成乱码干扰，手机不能检测出从基站发出的正常数据，从而不能与基站建立联系。手机表现为搜索网络、无信号等现象。由于各移动通信系统对窄带或低水平的无线信号干扰均有一定的适应能力，如CDMA系统的扩频通信、GSM系统的跳频机制，因此现有信号屏蔽器必须至少对特定通信的单向频段进行全屏段干扰，才能实现可靠屏蔽的屏蔽效果。同时传统的信号屏蔽器高功率的发射模式会产生高辐射，对人体健康具有严重损伤。而且信号屏蔽器难以维护监管，维护成本极高。信号屏蔽器能否实现精准屏蔽和彻底屏蔽的屏蔽效果，是衡量一种手机信号屏蔽器优劣的一方面因素。HF-60105高频电磁辐射分析仪具有较多优点，使用过程简单快捷，测量结果直观。可以用来进行测量频率范围为1MHz到9.4GHz的场和源。信号屏蔽器（DP-8）具有稳定且强劲的功率保障，加入了高增益天线，加强了功率输出，功率40W，支持200V交流电。
按照不同的成型方式和承载能力，太赫兹吸波材料可分为材料型吸波材料和结构型吸波材料。
传统材料型太赫兹吸波材料主要包括高分子材料、碳材料、半导体材料、金属膜等四类材料
- 高分子材料：主要由很多极性分子构成，而这些极性分子的振动或转动能级正好处于太赫兹波段，因此当太赫兹波的震荡频率与高分子材料分子的振动或转动频率相近时，二者会发生谐振，进而太赫兹波会被高分子材料吸收。下面是对常见的有机化合物在太赫兹波段的吸收系数的一个汇总：
- 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）：0.2-2.6THz频段，吸收系数为0-60 cm-1;
- 高密度聚乙烯（HDPE）：1.4-1.8THz频段，吸收系数为<3 cm-1;
- 尼龙6（PA6）：1.4-1.8THz频段，吸收系数为>20 cm-1;
- 聚碳酸酯（PC）：1.4-1.8THz频段，吸收系数为>20 cm-1;
- 聚乙烯（PE）：0.2-2.6THz频段，吸收系数为<5 cm-1;
- 聚对苯二甲酸乙二酯（PET）：1.4-1.8THz频段，吸收系数为>20 cm-1;
- 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）：1.4-1.8THz频段，吸收系数为>20 cm-1;
- 芳香聚酰（Polyaramid）：1.4-1.8THz频段，吸收系数为>20 cm-1;
- 聚丙烯（PP）：0.2-2.6THz频段，吸收系数为<5 cm-1;
- 聚四氟乙烯（PTFE）：0.2-2.6THz频段，吸收系数为<3 cm-1;
- 聚氟乙烯（PVC）：0.2-2.6THz频段，吸收系数为0-120 cm-1;
- 碳系材料：不同碳材料内部原子或分子间的相互作用不同会造成其在太赫兹波段的吸收系数不同。碳材料主要包括无定形碳、碳纤维、石墨烯、富勒烯（C60）、碳纳米管和石墨。
- 半导体材料：与太赫兹波的相互作用主要是载流子对电磁波的响应。根据经典的特鲁德模型，若半导体的等离子体的震荡频率与太赫兹波的频率相近，那么它对太赫兹波是吸收的.随着硅电阻率的增大，其在太赫兹波段的吸收系数不断减小。这是因为随着硅电阻率的增大，硅半导体中载流子的数量减少，导致材料的等离子体震荡频率降低，对太赫兹波的吸收系数会减小。以下是不同电阻率硅的太赫兹波（0.2-2THz）吸收系数：
- 电阻率为0.1（Ω·cm），电导率为10（S·cm–1），最大吸收系数不透明;
- 电阻率为1（Ω·cm），电导率为1（S·cm–1），最大吸收系数为100 cm-1;
- 电阻率为10（Ω·cm），电导率为0.1（S·cm–1），最大吸收系数为12 cm-1;
- 电阻率为100（Ω·cm），电导率为0.01（S·cm–1），最大吸收系数为1 cm-1;
- 电阻率为1000（Ω·cm），电导率为0.001（S·cm–1），最大吸收系数为0.1 cm-1;
- 电阻率为10000（Ω·cm），电导率为0.0001（S·cm–1），最大吸收系数为0.01 cm-1;
- 金属薄膜：与半导体类似，金属对太赫兹波的吸收也主要是通过其内部的自由载流子与电磁波间的相互作用实现的。金属块体材料自由电子密度很大，其等离子体震荡频率在紫外波段，因此会将入射的太赫兹波完全反射，不会对太赫兹产生吸收。但是金属薄膜中电子与界面的相互作用增强，会降低其有效自由载流子浓度，从而产生对太赫兹波的吸收。Fe、Co、Cu、Ni和Ag的超薄金属膜在0.2-2.5THz波段的吸收特性：随着厚度的增加，薄膜的太赫兹吸收系数逐渐减小，这是因为厚度的增加使得薄膜更接近块体材料，导致薄膜对太赫兹的反射增强，这说明金属薄膜对太赫兹波的吸收具有明显的尺寸效应。纳米级别厚的金属薄膜的载流子与界面的相互作用增强从而受到束缚，致使其自由移动的载流子浓度相比于块状材料降低，从而产生对太赫兹波的吸收。
传统的结构型吸波体主要包括Salisbury吸波体、电路模拟吸收体、Dallenbach吸收体、光栅吸收体
- Salisbury吸收体：既可以运用于增加雷达的探测性能，也可用于雷达对抗技术上的隐身技术中。
- 电路模拟吸收体：可以看作是Salisbury屏的延伸，只是原来的电阻片替换成周期性排列的电阻或电感单元，即频率选择表面。
- Dallenbach吸收体：由金属背底与置于之前的有耗均匀层构成。这种均匀层的特定损耗值（介电常数和磁导率的虚部）的选择是以阻抗匹配为条件的。总的思想就是实现与自由空间的阻抗匹配从而达到最小化的表面反射，然后利用这一有耗均匀层去吸收入射波。
- 光栅吸收体：是在金属反射平面上刻蚀周期狭缝而成。当周期狭缝与入射电磁波相互作用的时候发生谐振，导致吸收加强。用交叉的二元光栅可实现极化不敏感吸收，光栅吸收体是近红外和可见光区吸收的最常见设计方案，可以实现无极化入射吸收，宽角度吸收和宽波段响应。
理想的太赫兹吸波材料应具有吸收频带宽、质量轻、厚度薄、物理机械性能好、使用简便等特点，然而这些传统的太赫兹吸波材料很难同时满足这些要求，存在以下问题：
- 材料种类少，难以满足各方面的需求；
- 吸收率低，由这些材料制成的太赫兹吸波器件的灵敏度小，综合性能差；
- 频率不可调，这些材料对太赫兹波的吸收依赖于材料自身属性，很难不通过改变材料来改变吸收频率；
- 对可见光不透明，这限制了其在一些要求可见光透明的方面的应用，例如隐身飞行器的窗口材料和太阳能帆板等部位。
超材料是一种"具有天然材料所不具有的超常物理性质的人工构造的复合结构"。其结构一般由亚波长尺寸的一维或二维的阵列单元构成，并且超材料的性质主要由单元的几何尺寸决定，与材料的自身属性关系不大。超材料可以应用在完美成像、隐身斗篷和完美吸波体。
- 左手材料：这类材料中传播的电磁波的电场矢量、磁场矢量和波矢成左手关系。1999年Pendry等人在微波段分别利用周期性排列的金属短棒和开口谐振环制备了具有负介电常数和负磁导率的材料。
- 完美成像：2000年，Pendry提出利用左手材料（完美透镜）可以将倏波放大，能和传播波仪器参与到成像过程中。
- 隐身斗篷：通常主要是通过吸波、散射等传统手段实现隐身，但是这种手段只能在一定程度上减小被反射型雷达探测到的概率。2006年，Pendry等人提出了一种真正意义上的隐身，即将光学变换和超材料结合，使电磁波绕过被包裹的物体，物体就不会产生散射。2008年，Li等人构建了微波段地毯式隐身斗篷，该结构的折射率的缓变是通过控制结构的单元尺寸实现的，在非谐振的状态下在13-16GHz能实现很好的隐身。
- 完美吸波体：基于超材料的吸波体具有结构简单、吸收率高、厚度薄的特点。2008年，Landy等人设计了一种基于超材料的完美吸收体，该吸收结构的周期单元是由位于顶层的开口谐振环和底层的金属线组成的。当入射电磁波的电场方向与金属线的方向平行时，入射波中的电场与开口谐振环耦合产生电响应，入射波中的磁场会诱导谐振环和金属线产生反向电流，形成磁响应。从而可以同时调制该结构的等效介电常数和磁导率，实现阻抗匹配。实验表明，该吸收体在11.48GHz实现了96%的高吸收率。
宽频太赫兹超材料吸波体：相比单频的吸波体，宽频吸波体有更广泛的应用，按照目前宽频的超材料吸波体的结构可将其分为三类：基于金属图案层/介质层/金属底板或金属线的三明治结构、金属/介质/金属/介质...的金字塔型结构及基于一维或二元光栅的谐振腔结构。
- 三明治结构：2013年Cheng等提出用不同尺寸的正方形组成吸收体单元，这种结构的吸收体大于90%的吸收带宽为0.80THz（6.24-7.04THz），FWHM大约为1.2THz。2014年Mo等设计并制备了不同尺寸的正方形组成吸收体单元的吸波结构，这种吸收体大于90%的吸收带宽为0.21THz。2015年Wen等设计并制备的由4个不同尺寸的开口谐振环组成吸收体单元的吸波结构，其大于90%的吸收带宽为0.82THz。2015年Xu等提出用4个不同尺寸的双频段的子单元构成吸收体单元，这种复合结构大于90%的吸收带宽为1.54THz（6.56-8.10THz）。这种方法设计的三层结构在工艺上容易实现，而且成本低，但由于很难在一个单元排列很多不同尺寸的谐振单元，因此很难明显地拓宽吸收带宽，目前制备的三明治结构吸波体吸收率大于90%的最大带宽为0.82THz。Benxin et al.在2015年提出了一种结构为金属-聚酰亚胺-金属结构的极化可调的太赫兹单品吸收体。Riad et al.同样利用金属-聚酰亚胺-金属的结构得到了多频带的太赫兹吸收体，并提出可以将其用在太赫兹传感器上。Song et al.提出了一种热可调的磁性太赫兹吸收体，采用的是半导体-派热克斯玻璃-半导体的三明治结构。Sheng Yin et al.设计并制备了一种超宽带的太赫兹完美吸收体结构，其结构为在Si片上覆盖一层薄的SU-8光刻胶。
- 金字塔型结构：2010年Qian等设计的不同尺寸的十字架阵列与介质层交替排列，该吸收体吸收率在97%以上的带宽为1.03THz，半高宽（FWHM）为1.9THz。2011年Grant等设计并制备了不同尺寸的金属介质层的堆叠结构的吸波体，吸波率大于60%的带宽为1.86THz，中心频率为5THz,FWHM为中心频率的48%。2015年Li等设计的不同尺寸的正方形金属与介质层交替排列的吸波体的吸收率大于90%带宽为3.1THz（2.6-5.7THz），FWHM为中心频率的95%。2013年He等设计的金字塔形的石墨烯与介质层的交替排列的堆积吸收体大于90%的吸收带宽为92THz(8-100THz)，FWHM大约为中心频率的90%。这种方法设计的吸收体的吸收带宽较大，甚至达92THz，但是要求各层严格对准，对工艺要求高，制备过程复杂，加工成本高，目前制备出来的金字塔型结构的吸收体大于60%的吸收带宽为1.86THz。
- 谐振腔结构：2013年，Withawat等直接在掺杂硅基底上光刻了一层同轴谐振腔，该结构通过掺杂硅的欧姆损耗将谐振腔束缚的入射太赫兹波吸收，其在1.0-1.2THz范围内发生谐振，产生较小的反射。Cheng等提出并制备了一种直接在掺杂硅表面刻蚀二元光栅图案，图案的单元之间构成谐振腔，该结构在0.67-1.78THz范围内的吸收率大于90%。利用这种方法得到的吸波体多为单层结构，相比前面两种方法的多层结构，制备更简洁，并且便于在硅基系统上的集成。
有机材料在太赫兹吸波超材料中这么受欢迎的原因是其在满足各种性能要求的前提下更容易获得也更经济。还有一个更重要的原因是利用有机物作为太赫兹吸波材料的介质层可以更方便地制备柔性吸波超材料。在众多的有机材料中，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）由于其高的可见光透过率，硬度，可塑性及可延展性称为一种非常好的介质材料。但是，由于太赫兹技术发展的局限性，PMMA的很多在太赫兹频段的关键参数，如太赫兹反射性能及介电性能，还没有被研究过。自然，目前还没有将PMMA作为介质层用于太赫兹吸收波超材料中。
红外隐身技术的发展分析
红外隐身技术经过近30年的发展，已进入实用阶段，国外现役或在研的隐身飞机与非隐身飞机相比，红外辐射信号下降了10-15dB，基本实现了红外隐身的目标，红外隐身技术已经逐渐进入工程应用阶段。综合分析现有的红外隐身技术，可以看出红外隐身技术具有如下发展趋势：（1）全波段隐身技术。当今飞机红外隐身技术主流方向是研究全波段隐身技术，即重点考虑红外隐身和雷达隐身，同时兼顾可见光隐身和激光隐身。飞机作为一种军用装备在战场上可能同时面临雷达、毫米波、红外、可见光、紫外等多种探测系统、多波段侦察设备的威胁，因此，对抗多种仪器、探测多波段的兼容隐身材料是隐身技术发展的重要方向；（2）新型隐身材料的研究：涂料型红外隐身材料使用方便，可以在不改变现有装备的形状、结构等情况下实现隐身功能。近年来出现的CPs电致变色材料由于具备红外发射率和红外反射率变化大的特点，且具有分子结构可设计、制造成本低、发射红外频谱宽、加工成型工艺方面等优点。智能温控复合材料是一种基于温控元件、可根据预定指令进行温度控制，使目标随环境温度变化，并保持两者的温度差很小，致使红外探测系统无法探测到目标的新型智能材料。
一、常规电磁波辐射防护
（1）低频（LF）：30KHz ~ 300KHz （2）中频（MF）：300KHz ~ 3MHz （3）高频（HF）：3MHz ~ 30MHz （4）超高频（VHF）：30MHz ~ 300MHz （5）极高频（UHF）：300MHz ~ 3GHz （6）微波频段：3GHz ~ 30GHz （7）毫米波频段：30GHz ~ 300GHz
（1）地面波传播：指电磁波沿着地球表面传播的现象。适用于低频和中频的电磁波。通常在30KHz至3MHz的频段内。地面波传播的特点是传播距离远，但传播损耗大，容易受到地形、地貌和天气等因素的影响。 （2）空间波传播：指电磁波在大气层中反射和折射的现象。适用于中频和高频的电磁波，通常在3MHz至30MHz的频段内。空间波传播的特点是传播距离远，可以覆盖较大的区域，但容易受到大气层的影响，如电离层的变化和太阳活动等。 （3）天波传播：指电磁波在大气层中反射和折射后，再次返回地面的现象。适用于较高频的电磁波，通常在30MHz至300MHz的频段内。天波传播的特点是传播距离远，可以覆盖较大的区域，但容易受到大气层的影响，如电离层的变化和太阳活动等。 （4）直射传播：指电磁波在没有反射和折射的情况下直接传播的现象。适用于较高频的电磁波，通常在300MHz以上的频段内。直射传播的特点是传播距离较短，但传播损耗较小，适用于建筑物间的通信和无线电视传输等应用。
（1）无线电波：频率范围为3KHz到300GHz；主要用于AM广播、FM广播、短波广播、卫星通信、无线电通信等。 （2）微波：频率范围为300MHz到30GHz；主要用于蜂窝网络、雷达、微波炉、无线局域网（Wi-Fi）、卫星通信、航海导航等。 （3）毫米波：频率范围为30GHz到300GHz；主要用于无线通信、雷达、安全扫描等。毫米波成为第5代移动通信的研究热点。2015年WRC2015大会上确定了第5代移动通信研究备选频段：24.24-27.5GHz、37-40.5GHZ、42.5-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-50.2GHz、50.4-52.6GHz、66-76GHz和81-86GHz,其中31.8-33.4GHz、40.5-42.5GHz和47-47.2GHz在满足特定使用条件下允许作为增选频段。 （4）太赫兹波：频率范围为100GHz-10THz；主要用于安全检测、医疗诊断、6G通信、材料检测、雷达、遥感、国土安全与反恐、高保密的数据通信与传输、大气与环境监测、实时生物信息提取等；在大气中传播距离因水分子对其的吸收率较高而较短，具有较好的透射性，如烟尘、土、石、砖、水泥、墙壁、碳板、布料及陶瓷等，在环境控制与国家安全方面能有效发挥作用。当前应用的隐身技术针对的是红外与微波段，利用太赫兹波进行探测更容易发现目标，且一旦太赫兹波探测技术得到突破，现有的隐身技术将全部失效，故对太赫兹波探测技术进行研究来提高目标探测能力是一种重要的应对策略。THz波相比较于微波通信而言：THz通信传输的容量大，比微波通信高出1~4个数量级，可提供高达10Gb/s的无线传输速率，比当前的超宽带技术快几百甚至上千倍；THz波束更窄，方向性更好，可以探测更小的目标以及更精确地定位；具有更好的保密性及抗干扰能力。相比较于光通信而言：THz能量效率更高；THz波具有很好地穿透沙尘烟雾的能力，因此可以在大风沙尘以及浓烟等恶劣环境下进行正常通信工作。其中室内无线安全接入和高速短距离无线互联通信正是THz超宽带无线通信带宽的两个发展方向，可实现2到5km内的保密通信。 （5）红外线：频率范围为300GHz到400THz；主要用于红外线遥控器、红外线传感器等；传播距离范围从几米到几十米之间；传播特性为直线传播，不能穿透障碍物，但可以被物体吸收和反射。 （6）可见光：频率范围为400THz到800THz；主要用于照明、显示器等；传播距离范围在几十米以内；传播特性为直线传播，不能穿透障碍物，但可以被物体吸收和反射。 （7）紫外线：频率范围为800THz到30PHz；主要用于紫外线灯、紫外线杀菌等；传播距离从几米到几十米之间；传播特性为直线传播，不能穿透障碍物，但可以被物体吸收和反射。 （8）X射线：频率范围为30PHz到30EHz；主要用于医学影像、安全检查、材料分析等；传播距离范围较远，可以穿透物体，但是具有较高的能量和辐射风险；传播特性为直线传播，会受到物体密度和厚度的影响而衰减。 （9）γ射线：频率范围为30EHz；主要用于核医学、核物理实验、天体物理等领域；传播距离范围较远，可以穿透物体，但是具有较高的能量和辐射风险；传播特性为直线传播，会受到物体密度和厚度的影响而衰减。
电磁辐射对人体危害的程度与电磁波波长有关。按对人体危害的程度由大到小排列，依次为微波、超短波、短波、中波、长波，即波长越短危害越大。电磁波对人体的危害有热效应、非热效应和累加效应如下： （1）热效应：生物体是由各种细胞所组成，在细胞内液和细胞外液中含有大量的带电粒子，如钾离子、钠离子和氯离子等。这些带电粒子在外磁场作用下会受力产生位移，而电磁波属于交变电磁场，因此带电粒子受电磁波交变电磁场作用后就产生振动，在振动过程中与周围其它离子或分子碰撞或摩擦而生热，从而影响到体内器官的正常工作。其中，水分子对太赫兹十分敏感，宏观表现为很强的吸收作用。当生物组织受到太赫兹辐射时，会将辐射能转化为热能，并在此过程中产生显著的热瞬变。在没有光化学过程和相变的情况下，暴露在太赫兹辐射下的生物组织会吸收能量导致温度升高。高功率的太赫兹辐射更可能引起生物组织的热效应，包括改变细胞形态、引起细胞应激反应、诱导细胞凋亡、引起组织凝固等； （2）非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即遭到破坏，人体也会遭受损伤。其中，太赫兹辐射可能通过共振作用影响双链DNA系统的动态稳定性，从而影响基因表达和DNA复制的复杂分子过程； （3）累积效应：热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前，再次受到电磁波辐射时伤害程度会累积。 高频及微波电磁辐射对人体的主要危害是引起中枢神经系统的机能障碍和植物神经紊乱，多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁波作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力和体力减退，容易产生失眠、嗜睡、白细胞减少、视力模糊、心电图改变、白内障、白血病、脑肿瘤、心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等，甚至导致人体免疫机能的低下，从而引起癌症等病变。电磁波辐射对人体具有的危害如下：
（1）物理防护
（2）饮食防护
通过饮食防护电磁波辐射的同时，要加强身体的锻炼，提高体能、免疫能力、抵抗能力、心理承受能力等，积极参与社会生活和工作，同时保护好个人隐私。
（3）法律防护
二、高功率微波辐射防护
三、高频毫米波辐射防护 详见下一个评论内容