吸波材Q&A

吸波材是一種特殊功能材料，其主要作用是吸收投射到表面的電磁波能量，並將其轉化為熱能，以減少或消除電磁干擾。 這種材料由基體材料與損耗介質複合而成，常被用於電子設備中以達到電磁兼容（EMI）的目的，例如防止手機、筆記型電腦等設備產生多餘的電磁波，並確保設備正常運行及保護使用者健康。 

吸波材主要吸收電磁波並將其轉化為熱能，以減少電磁波的反射；而電磁屏蔽材料（或稱屏蔽材）則是透過反射電磁波，將其阻隔在外，以隔離電磁場，例如金屬機殼屏蔽電子設備的電磁訊號。 兩者的核心差異在於其作用原理與應用目的：吸波材強調「吸收」，屏蔽材強調「阻隔與反射」。

吸波材主要的作用原理是吸收電磁波能量並將其轉化為熱能或其他形式的能量損耗掉，從而達到降低電磁輻射和減少電磁干擾的目的。 這通過在材料內部產生電損耗（介質損耗、絕緣損耗）和磁損耗（磁滯損耗、渦流損耗）等多種衰減機制實現。 理想的吸波材還需滿足阻抗匹配，使電磁波能最大限度地進入材料內部，而不是在表面反射。

吸波材之所以需要，主要是為了吸收多餘的電磁波能量，從而達到以下目的：消除電磁干擾（EMI），確保電子設備正常運作；降低電磁輻射（RFI）對人體和周圍設備的傷害；以及在軍事上用於雷達匿蹤，降低目標的雷達訊號。 吸波材能將入射的電磁波轉化為熱能或其他形式的能量，達到吸收的效果。

吸波材主要透過吸收電磁波能量並將其轉換為熱能來降低電磁波的反射和透射，達到隱形或減少干擾的效果。 而金屬屏蔽則主要利用金屬的導電特性，透過產生反向電流與入射電磁波進行破壞性干涉，將電磁波反射開來，形成隔離空間的效果。 

吸波材可吸收的電磁波頻率範圍取決於其成分與設計，從幾百MHz 到幾十GHz 都有可能，特定頻率範圍可透過客製化設計進行開發。 吸波材料的原理是將電磁波能量透過絕緣損耗、磁損耗等方式轉換為熱能，進而達到降低電磁輻射或電磁干擾的目的。

吸波材透過多種損耗機制的內部作用，將入射的電磁波能量轉換為熱能，例如利用磁損耗、介電損耗和導電損耗。 電磁波在進入吸波材時，其高磁導率和特殊結構的損耗介質會引導並耦合電磁波能量，透過磁極化機制（如疇壁共振、磁滯損耗）或導體中的渦流等作用，將電磁能量以熱的形式耗散掉，進而降低電磁干擾。

是的，吸波材可以同時吸收電場和磁場。 電磁波本身包含電場和磁場兩個分量，吸波材料會將這些入射的電磁波能量，通過材料本身的損耗機制（例如轉換成熱能），將電磁能量盡可能地轉化掉，從而達到吸收或衰減的目的。

高頻電路需要吸波材是因為高頻電磁波容易產生電磁干擾（EMI），吸波材能吸收這些電磁波並將其能量轉換為熱能，從而降低電路中的輻射、噪音和雜訊，以確保電子設備的正常運行與減少對人體的影響。 

吸波材是應對EMI (電磁干擾) 的關鍵材料，其作用是吸收電磁波，將電磁波能量轉化為其他形式（通常是熱能），從而降低訊號的強度和對其他設備的影響，協助設備符合 EMC (電磁兼容性) 的要求，確保電子裝置不會相互干擾，並能正常運作。

吸波材會影響訊號傳輸，但影響方式取決於吸波材的設計和應用。 吸波材主要用於吸收或減弱電磁波能量，目的是在某些情況下減少電磁干擾。 在設計良好的應用中，吸波材可以通過減少設備間的相互干擾來提高訊號品質和傳輸速率，而不是直接衰減所需訊號。

吸波材無法完全消除電磁干擾，但能顯著降低干擾，其原理是將電磁波能量吸收並轉化為熱能。 雖然金屬物質能有效阻隔電磁波，但吸波材料的優勢在於重量輕、柔軟且適用於特定應用場景，透過選擇合適的吸波材料和應用方式，能大幅改善電磁兼容性。

吸波材的厚度會顯著影響其吸收效果，厚度與電磁波的頻率有關；通常來說，要吸收較低頻率的電磁波需要更厚的材料，因為較長的波長需要較大的空間才能被有效吸收並轉化為熱能。

吸波材會衰退或老化，其性能會隨著時間、環境條件（如高溫、潮濕）和材料本身的物理化學變化而降低，導致吸波效果變差，影響雷達偵測和電磁波屏蔽的功能。

吸波材與人體安全密切相關，主要體現在保護操作人員免受電磁波輻射傷害，以及在電子產品中降低電磁波洩漏至安全限值以下，進而確保使用者健康。 雖然現代吸波材料的研發趨勢是使用更環保無毒的成分並以固態封裝，大幅降低了使用者接觸的風險，但選用正規品牌、符合標準的產品，並注意產品的生產與廢棄處理環節，仍然是確保人體安全的重要考量。

常見的吸波材種類可依據其作用原理、結構和材料成分分類：

依據作用原理分類：

• 吸收型：

材料本身能吸收電磁波，將其轉化為熱能，如鐵氧體、碳化矽等。 

• 干涉型：

利用多層結構的反射波進行相位抵銷，達到類似吸收的效果，如特定厚度的1/4波長吸收體。 

依據材料成分分類：

• 電阻型：

利用材料的導電性，使導電性越佳，電磁能轉換成熱能的效能越高。 

• 電介質型：

材料中的介質受到電場反覆極化，產生「摩擦」作用，將電磁能轉換成熱能。 

• 磁介質型：

材料中的磁性物質在磁場作用下，將電磁能轉換為熱能。 

• 複合型：

常見的吸波材料是將合金粉末與高分子樹脂混合製成，如導電泡棉、導電布等。 

常見吸波材料範例：

• 鐵氧體(Ferrite)：: 一種磁性材料，常應用於需要大量吸收高頻電磁波的場合。 
• 碳化矽 (Silicon Carbide)：: 一種由碳和矽組成的化合物，具有優異的吸波性能。 
• 金屬微粉 (Metal Powder)：: 藉由粉末的電阻損耗來吸收電磁波。 
• 石墨 (Graphite)：: 碳的同素異形體，本身帶有導電性，可用於吸波材料。 
• 導電纖維(Conductive Fiber)：: 織入於材料中的導電纖維，可增加材料的電阻損耗，有效吸收電磁波。 
• 導電泡棉(Conductive Foam)：: 將金屬粉末或纖維與泡棉結合，製成輕質且具有良好吸波性能的材料。 
• 導電布 (Conductive Fabric)：: 將導電纖維織入布料中，常被用於製作防護衣或電磁波屏蔽產品。

軟磁材料（鐵氧體）在吸收電磁波方面效果良好，主要透過磁損耗和渦流損耗將電磁能量轉化為熱能。 其吸波效果好、成本低且應用廣泛。 鐵氧體可透過調整其磁導率虛部(μ'') 和厚度來優化吸收效果，且在不同頻段表現各有優劣，因此在電磁兼容、屏蔽、電子設備抗干擾等領域都有廣泛應用。

碳基吸波材與金屬基吸波材的主要差異在於其組成材料、吸波原理、重量、加工性與適用範圍。 碳基吸波材多由碳奈米材料（如石墨烯、碳纖維）製成，利用電磁波在碳材料內部散射和吸收的特性，重量較輕、加工性好，但吸波頻率和效率可能有限。 金屬基吸波材則以金屬材料（如鐵、鎳）為基礎，利用渦流損耗和損耗機制來吸收電磁波，吸波能力通常較強，但較重且加工困難，易受電磁波頻率影響。

高導磁合金（如 Mu-metal）不算嚴格意義上的吸波材，而是電磁遮罩材。 它們之所以能吸收高頻電磁波，是因為其高導磁性使其能有效地將電磁波引導至材料內部，從而耗散能量，達到遮罩效果。

納米材料作為吸波材料具有質量輕、頻寬寬、性能好等優勢，可有效降低電子設備的電磁干擾和雷達訊號的反射，且比重遠低於傳統鐵氧體材料，能夠顯著減輕飛機等載具的重量，有助於提升其機動性與續航力。