CN112237057A - 电磁波吸收体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种透射型的电磁波吸收体，其良好地吸收毫米波频带以上的高频电磁波，并且考虑了表面上的电磁波反射。电磁波吸收体是具备电磁波吸收层(1)的透射型的电磁波吸收体，该电磁波吸收层(1)包含以毫米波频带以上的频率进行磁共振的磁性氧化铁(1a)和有机材料的粘合剂(1b)，该电磁波吸收体的1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下。

Description

电磁波吸收体
技术领域
本公开涉及具有吸收电磁波的性质的电磁波吸收体，特别是涉及具备磁性氧化铁作为电磁波吸收材料而能够吸收毫米波频带以上的高频电磁波的透射型的电磁波吸收体。
背景技术
为了避免从电路等向外部放出的泄漏电磁波、不期望地反射的电磁波的影响，使用了吸收电磁波的电磁波吸收性组合物。电磁波吸收性组合物与块状的电磁波吸收体、片状的电磁波吸收片等作为电磁波吸收构件使用的形态对应地成型为预定的形状。
另一方面，近年来，在便携电话等移动体通信、无线LAN、自动收费***(ETC)等中，作为具有几千兆赫(GHz)的频带的厘米波、以及具有从30千兆赫到300千兆赫的频率的毫米波段、超过毫米波频带的高频电磁波，利用具有1太赫兹(THz)的频率的电磁波的技术的研究也正在进行。与利用这样的更高频率的电磁波的技术趋势对应地，在吸收不需要的电磁波的电磁波吸收性组合物、电磁波吸收体中，对于能够从千兆赫频带吸收太赫兹频带的电磁波的电磁波吸收性组合物、电磁波吸收体的期望也不断提高。
以往，作为吸收毫米波段以上的高频电磁波的电磁波吸收体，提出了具备在磁性相中具有在25～100千兆赫的范围内发挥电磁波吸收性能的ε-磁性氧化铁(ε-Fe2O3)晶体的粒子的填充结构的电磁波吸收体(参照专利文献1)。另外，提出了将ε-磁性氧化铁的微细粒子与粘合剂一起混炼，在粘合剂的干燥固化时从外部施加磁场从而提高了ε-磁性氧化铁粒子的磁场取向性的片状的取向体(参照专利文献2)。
进一步，作为具有弹性的电磁波吸收片，提出了在硅橡胶中分散碳纳米管而成的能够吸收厘米波的电磁波吸收片(参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-60484号公报
专利文献2：日本特开2016-135737号公报
专利文献3：日本特开2011-233834号公报
发明内容
发明所要解决的课题
作为吸收毫米波频带以上的高频电磁波的电磁波吸收体，在电磁波吸收层中包含与入射的电磁波发生磁共振而吸收该电磁波的电磁波吸收材料的电磁波吸收体能够作为透射型的电磁波吸收体来实现，例如，能够作为仅吸收预定频率的电磁波的电磁波滤波器发挥功能。另外，由于与在电介质层内入射波与反射波相互抵消而吸收电磁波的反射型、或者被称为λ/4型等的电磁波吸收体不同，不具有反射电磁波的电磁波屏蔽层，因此具有作为电磁波吸收体整体容易具备挠性、弹性这样的优点。进一步，由于电磁波吸收体的形状不影响电磁波吸收特性，因此可以制成片状、块状、根据其他使用用途所期望的形状的电磁波吸收体。
通过发挥这样的电磁波吸收特性不受形状影响的特点，能够设想在电磁波吸收层中包含与入射的电磁波发生磁共振而吸收该电磁波的电磁波吸收材料的电磁波吸收体的广泛的用途，但以往并未研究降低了表面的电磁波反射的电磁波吸收体。
为了解决上述以往的课题，本公开的目的在于，得到良好地吸收毫米波频带以上的高频电磁波，并且考虑了表面上的电磁波反射的透射型的电磁波吸收体。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本申请所公开的电磁波吸收体是具备电磁波吸收层的透射型的电磁波吸收体，该电磁波吸收层包含以毫米波频带以上的频率进行磁共振的磁性氧化铁和有机材料的粘合剂，该电磁波吸收体的特征在于，1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下。
发明效果
本申请中公开的电磁波吸收体由于在电磁波吸收层中具备以毫米波频带以上的高频进行磁共振的磁性氧化铁作为电磁波吸收材料，因此能够将几十千兆赫以上的高频电磁波转换为热来吸收。另外，由于1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下，因此能够抑制在电磁波吸收体表面的反射，能够高效地吸收配置有电磁波吸收体的区域的电磁波。
附图说明
图1是说明本实施方式涉及的电磁波吸收体的结构的截面图。
图2是表示包含锶铁氧体和硅橡胶的电磁波吸收层中的磁性粉含量与相对介电常数的关系的图。图2(a)表示磁性粉体积含量与相对复介电常数的实部的关系。图2(b)表示磁性粉体积含量与相对复介电常数的虚部的关系。
图3是用于说明测定在电磁波吸收体表面的电磁波反射的自由空间法的模型图。
图4是表示包含锶铁氧体和丙烯酸橡胶的电磁波吸收层中的磁性粉体积含量与相对介电常数(实部)的关系的图。
图5是表示包含ε-磁性氧化铁和硅橡胶的电磁波吸收体层中的磁性粉体积含量与相对介电常数(实部)的关系的图。
具体实施方式
本申请中公开的电磁波吸收体是具备电磁波吸收层的透射型电磁波吸收体，该电磁波吸收层包含以毫米波频带以上的频率进行磁共振的磁性氧化铁和有机材料的粘合剂，该电磁波吸收体的1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下。
由此，本申请中公开的电磁波吸收体能够通过与有机材料的粘合剂一起包含于电磁波吸收层中的磁性氧化铁的磁共振来吸收作为毫米波频带的30千兆赫以上的高频带的电磁波。另外，由于电磁波吸收体的1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下，因此电磁波吸收体的阻抗值接近空气中的阻抗值，能够抑制入射到电磁波吸收体的电磁波在入射面上的反射。因此，可实现能够良好地吸收透过配置区域的电磁波，而且能够与所使用的构件、配置场所对应地适当形成为合适形状的电磁波吸收体。
需要说明的是，电磁波吸收体的1GHz时的相对复介电常数的实部进一步优选为4.2以下。
另外，在本申请中公开的电磁波吸收体中，作为上述磁性氧化铁，优选包含六方晶铁氧体或ε-磁性氧化铁中的任一种。作为在电磁波吸收层中作为电磁波吸收材料而包含的磁性氧化铁，通过包含以毫米波频带以上的高频进行磁共振且矫顽力大的六方晶铁氧体、或ε-磁性氧化铁，能够制成电磁波吸收特性高的电磁波吸收体。
在该情况下，优选：上述六方晶铁氧体是锶铁氧体或钡铁氧体，Fe位的一部分被3价的金属原子取代。另外，优选上述ε-磁性氧化铁的Fe位的一部分被3价的金属原子取代。由此，能够适当调整被电磁波吸收体吸收的电磁波的频率，使其具备吸收所期望的频率的电磁波的电磁波吸收特性。
进一步，上述粘合剂优选包含热固性橡胶、热塑性弹性体、或热塑性树脂中的任一种。由此，能够适当调整电磁波吸收体的挠性、弹性等，实现具有所期望的物理特性的电磁波吸收体。
另外，优选上述电磁波吸收层形成为片状。由此，能够制成整体为片状的电磁波吸收片，能够得到容易配置于期望的场所、容易处理的电磁波吸收体。
这样，本申请所记载的电磁波吸收体的形状可以构成为片状、块状等各种形状。另外，本申请所公开的电磁波吸收体可以是通过涂布电磁波吸收性材料而形成的电磁波吸收体、通过注射成型而形成的电磁波吸收体，本申请所公开的电磁波吸收体对形成方法没有特别限制，包含通过各种方法形成的电磁波吸收体。
以下，关于本申请中公开的电磁波吸收体，以整体形成为片状的电磁波吸收片为例，参照附图进行说明。
(实施方式)
[电磁波吸收片的结构]
图1是表示作为本实施方式涉及的电磁波吸收体的电磁波吸收片的结构的截面图。
需要说明的是，图1是为了容易理解本实施方式中说明的电磁波吸收片的结构而记载的图，图中所示的构件的大小、厚度等并非根据实际情况来表示的。
本实施方式中例示的电磁波吸收片具备：电磁波吸收层1，其包含作为电磁波吸收材料的粒子状的磁性氧化铁1a和橡胶制的粘合剂1b；以及粘着层2，其层叠于电磁波吸收层1的背面侧(图1中的下方侧)。如图1所示，通过在电磁波吸收层1的背面侧具备粘着层2，能够容易地将电磁波吸收片粘贴配置于电子设备的壳体表面等期望的位置。
本实施方式涉及的电磁波吸收片通过电磁波吸收层1所包含的磁性氧化铁1a发生磁共振，从而通过磁损耗将电磁波转换为热能而吸收。因此，无需像反射型的电磁波吸收片那样在电磁波吸收层1的与电磁波入射侧相反的表面设置反射层，能够作为吸收透过电磁波吸收层1的电磁波的所谓透射型的电磁波吸收片来使用。因此，也能够作为吸收透过电磁波吸收片的电磁波中的预定频率的电磁波的电磁波滤波器来使用。
另外，没有通过电磁波吸收层1的厚度确定所吸收的电磁波频率的反射型的电磁波吸收片那样的形状上的制约，即使在电磁波吸收层1的厚度变化的情况下也能够得到稳定的电磁波吸收特性，另外，具有能够制成在主面方向上厚度不同的电磁波吸收片等形状方面的自由度高这样的优点。
本实施方式所示的电磁波吸收片利用各种橡胶材料作为构成电磁波吸收层1的粘合剂1b。因此，特别是能够得到在电磁波吸收片的面内方向上具有容易伸缩的弹性的电磁波吸收片。需要说明的是，本实施方式涉及的电磁波吸收片由于在橡胶制的粘合剂1b中含有磁性氧化铁1a而形成了电磁波吸收层1，因此具有弹性并且具有大的挠性，在电磁波吸收片的处理时能够使电磁波吸收片变圆，另外，能够容易地沿着弯曲面配置电磁波吸收片。
进一步，如上所述，本实施方式的电磁波吸收片具有层叠于电磁波吸收层1的粘着层2，因此能够容易地将电磁波吸收片粘贴配置于产生高频电磁波的发生源周围的构件表面等所期望的位置。需要说明的是，在本实施方式涉及的电磁波吸收片中，具有粘着层2并不是必须的要件。
本实施方式涉及的电磁波吸收片的1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下。因此，作为电磁波吸收片的阻抗值成为空气中的阻抗即约377Ω，接近取得了所谓的阻抗匹配的状态，能够抑制入射到电磁波吸收片的电磁波被电磁波吸收片的表面反射这样的情况。其结果，能够更有效地吸收透过配置有电磁波吸收片的区域的电磁波。
[电磁波吸收材料]
在本实施方式涉及的电磁波吸收片中，对于在电磁波吸收层1中作为电磁波吸收材料而包含的磁性氧化铁1a，使用了微细粒子状(粉体)的六方晶铁氧体、或者ε-磁性氧化铁。
六方晶铁氧体与尖晶石铁氧体等其他结构的铁氧体材料相比磁各向异性大，显示大的矫顽力，因此能够作为具有高的电磁波吸收特性的电磁波吸收体使用。
作为六方晶铁氧体，可良好地使用钡铁氧体、锶铁氧体的磁性粉。另外，在六方晶铁氧体中，也与上述ε-磁性氧化铁同样地，通过用3价的金属原子置换Fe位的一部分来变更磁共振频率，从而能够调整作为电磁波吸收材料而吸收的电磁波频率。
另外，ε-磁性氧化铁(ε-Fe2O3)是在氧化铁(Fe2O3)中在α相(α-Fe2O3)与γ相(γ-Fe2O3)之间出现的相，是通过组合了反胶束法和溶胶-凝胶法的纳米微粒合成方法在单相的状态下得到的磁性材料。
ε-磁性氧化铁为几nm至几十nm的微细粒子，并且在常温下具备约20kOe这样的作为金属氧化物的最大矫顽力，进一步，由于基于进动的旋磁效应所引起的自然磁共振是以几十GHz以上的所谓的毫米波频带的频率产生的，因此会吸收作为毫米波频带的30～300GHz或其以上的高频电磁波。
进一步，ε-磁性氧化铁通过将晶体的Fe位的一部分设为与铝(Al)、镓(Ga)、铑(Rh)、铟(In)等3价的金属元素进行了置换的晶体，能够使磁共振频率、即在作为电磁波吸收材料使用的情况下吸收的电磁波频率不同。
例如，在镓取代的ε-磁性氧化铁、即ε-GaxFe2-xO3的情况下，通过调整置换量“x”，从而在从30GHz到150GHz左右的频带具有吸收峰；在铝置换的ε-磁性氧化铁、即ε-AlxFe2-xO3的情况下，通过调整置换量“x”，从而在从100GHz到190GHz左右的频带具有吸收峰。进一步，在将置换的金属设为铑的ε-磁性氧化铁、即ε-RhxFe2-xO3的情况下，能够将要吸收的电磁波频带向180GHz到其以上这样的更高方向移动。因此，通过以成为想要用电磁波吸收片吸收的频率的自然共振频率的方式确定与ε-磁性氧化铁的Fe位进行置换的元素种类，进一步调整与Fe的置换量，能够将所吸收的电磁波的频率设为期望的值。
作为磁性氧化铁使用的六方晶铁氧体和ε-磁性氧化铁由于包括一部分Fe位被金属取代的形态的氧化铁而市售，因此能够容易地获得。
[粘合剂]
构成本实施方式涉及的电磁波吸收片的电磁波吸收层1的橡胶制的粘合剂1b可以利用天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁二烯橡胶(BR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、乙烯-丙烯橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丙烯酸橡胶(ACM)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSR)、聚氨酯橡胶(PUR)、硅橡胶(Q)、氟橡胶(FKM)、乙烯-乙酸乙烯酯橡胶(EVA)、表氯醇橡胶(CO)、多硫化橡胶(T)、氨基甲酸酯橡胶(U)等各种橡胶材料。
另外，从在室温下具有橡胶弹性的材料这样的橡胶定义出发，例如苯乙烯系热塑性弹性体(SIS、苯乙烯-异戊二烯共聚物、SBS、苯乙烯-丁二烯共聚物)、烯烃系热塑性弹性体、氨基甲酸酯系热塑性弹性体、聚酯系热塑性弹性体等热塑性弹性体虽然在高温下具有流动性，但在室温下具有橡胶弹性，因此也能够作为本实施方式中说明的电磁波吸收片的橡胶制粘合剂1b使用，这些材料也广泛地包含在橡胶材料中。
这些橡胶材料中，从耐热性高出发，可以合适地使用丙烯酸橡胶、硅橡胶。丙烯酸橡胶的情况下，即使置于高温环境下，耐油性也优异，并且较廉价，性价比也优异。另外，在硅橡胶的情况下，除了耐热性以外，耐寒性也高。进一步，物理特性对于温度的依赖性在合成橡胶中最小，耐溶剂性、耐臭氧性、耐候性也优异。进一步，电绝缘性也优异，在宽的温度范围和整个频带中物质上稳定。
需要说明的是，在本实施方式中，示出了使用橡胶制的粘合剂作为电磁波吸收层1的粘合剂的例子，但除了橡胶以外，还可以使用热塑性树脂等树脂材料作为粘合剂。
作为电磁波吸收层中使用的树脂制的粘合剂，可以使用环氧系树脂、聚酯系树脂、聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂、酚系树脂、三聚氰胺系树脂等。更具体而言，作为环氧系树脂，可以使用将双酚A的两末端的羟基进行环氧化而成的化合物。另外，作为聚氨酯系树脂，可以使用聚酯系聚氨酯树脂、聚醚系聚氨酯树脂、聚碳酸酯系聚氨酯树脂、环氧系聚氨酯树脂等。作为丙烯酸系的树脂，可以使用通过利用甲基丙烯酸系树脂使烷基的碳原子数处于2～18范围的丙烯酸烷基酯和/或甲基丙烯酸烷基酯、含官能团单体、和根据需要的可与它们共聚的其他改性用单体进行共聚而得到的含官能团的甲基丙烯酸聚合物等。
在将这样的热塑性树脂用作粘合剂的情况下，能够制成虽然不具有使用了上述橡胶制粘合剂的情况那样的弹性，但具有一定的挠性的电磁波吸收片。需要说明的是，电磁波吸收片具有挠性是指：例如，即使以使电磁波吸收片的两端部分重叠的方式使整体弯曲，或者将电磁波吸收片卷绕于金属棒的周围，也不会使片产生弯折、破损等，能够在从电磁波吸收片除去外力时恢复为原来的平坦形状。
另外，在使用具有耐热性的高熔点的热塑性树脂作为用于形成成型体的热塑性树脂的情况下，可以使用6T尼龙(6TPA)、9T尼龙(9TPA)、10T尼龙(10TPA)、12T尼龙(12TPA)、MXD6尼龙(MXDPA)等芳香族聚酰胺以及它们的合金材料、聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯砜(PPSU)等。
本申请所公开的发明中的粘合剂具有如下的作为粘结剂的作用：用于使作为磁性氧化铁的电磁波吸收材料分散而制作磁性复合物并成型为片状，或者使用模具来制作成型体并成型为任意的形状。
[分散剂]
为了使作为电磁波吸收性材料的磁性氧化铁在橡胶制粘合剂内良好地分散，更优选使用分散剂。
作为分散剂，可以使用具有磷酸基、磺酸基、羧基等极性基的化合物。其中，优选使用分子内具有磷酸基的磷酸化合物作为分散剂。
作为磷酸化合物，包含苯基膦酸、苯基膦酸二氯化物等芳基磺酸；甲基膦酸、乙基膦酸、辛基膦酸、丙基膦酸等烷基膦酸；或者羟基乙烷二膦酸、硝基三亚甲基膦酸等多官能膦酸等磷酸化合物。这些磷酸化合物具有阻燃性，并且作为微细的磁性氧化铁粉的分散剂发挥功能，因此能够使粘合剂内的ε-磁性氧化铁粒子良好地分散。
具体而言，可以使用和光纯药工业株式会社制、或日产化学工业株式会社制的苯基膦酸(PPA)，城北化学工业株式会社制的氧化磷酸酯“JP-502”(产品名)等作为分散剂。
需要说明的是，作为本实施方式所说明的电磁波吸收片中含有的分散剂，除了上述磷酸化合物以外，还可以使用例如辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山嵛酸、油酸、反油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂炔酸等碳原子数12～18的脂肪酸[RCOOH(R为碳原子数11～17的烷基或烯基)]，以及由上述脂肪酸的碱金属或碱土金属构成的金属皂、上述脂肪酸酯的含氟化合物、上述脂肪酸的酰胺；聚环氧烷基烷基磷酸酯、卵磷脂、三烷基聚烯烃氧基季铵盐(烷基为碳原子数1～5、烯烃为乙烯、丙烯等)、铜酞菁等。进一步，作为分散剂，可以使用硅烷、硅烷偶联剂等。这些分散剂可以单独使用也可以组合使用。
[电磁波吸收片的制作方法]
在此，对本实施方式涉及的电磁波吸收片的电磁波吸收层1的制作方法进行说明。
本实施方式涉及的电磁波吸收片的电磁波吸收层1可以通过制作包含磁性氧化铁粉1a和橡胶制粘合剂1b的磁性复合物，并将该磁性复合物以预定的厚度成型并使其交联来制作。
首先，制作磁性复合物。
磁性复合物可以通过将六方晶铁氧体或ε-氧化铁粉和分散剂、橡胶制粘合剂混炼而得到。作为一例，混炼物通过利用加压式的间歇式捏合机进行混炼而得到。需要说明的是，此时，可以根据需要配合交联剂。
对于所得到的磁性复合物，作为一例，使用液压机等在165℃的温度下交联、成型为片状。
然后，在恒温槽内，在170℃的温度下实施2次交联处理，从而能够形成电波吸收层1。
另外，作为本申请中公开的电波吸收片的制作方法，除了涂布上述磁性涂料的方法以外，还可以使用例如挤出成型法。
具体而言，根据需要预先将六方晶铁氧体或ε-氧化铁粉、分散剂、粘合剂共混，将共混后的这些材料从挤出成型机的树脂供给口供给至塑化料筒内。需要说明的是，作为挤出成型机，可以使用具备塑化料筒、设置在塑化料筒前端的模口、旋转自如地配设在塑化料筒内的螺杆、以及驱动螺杆的驱动机构的通常的挤出成型机。通过挤出成型机的带式加热器进行了塑化的熔融材料通过螺杆的旋转而被送往前方并从前端以片状挤出。通过对挤出的材料进行干燥、加压成型、压延处理等，能够得到预定形状的电波吸收层。
另外，根据需要预先将六方晶铁氧体或ε-氧化铁粉、分散剂、粘合剂进行共混，将共混后的这些材料从注射成型机的树脂供给口供给至塑化料筒内，在塑化料筒内通过螺杆进行熔融混炼之后，向与注射成型机的前端连接的模具注射熔融树脂，从而能够形成成型体。
这样，通过使用模具来制作成型体，能够使电磁波吸收体成为所期望的形状。例如，通过将天线喇叭设为中空的棱锥台形状、圆锥台形状，另外，通过设为在内部配置各种电子电路构件的电子设备的壳体形状(箱状或筒状等)，能够形成具有电磁波吸收能力的结构体，能够省去在由树脂等其他构件形成的壳体表面粘贴片状的电磁波吸收体等工作。
[粘着层]
如图1所示，本实施方式涉及的电磁波吸收片在电磁波吸收层1的背面形成有粘着层2。
通过设置粘着层2，能够将电磁波吸收层1粘贴在收纳电路的壳体的内表面、电气设备的内表面或者外表面的期望位置。特别是本实施方式的电磁波吸收片，由于电磁波吸收层1具有挠性，因此通过粘着层2也能够容易地粘贴在弯曲的曲面上，电磁波吸收片的处理容易性提高。
作为粘着层2，可以使用粘着带等作为粘着层利用的公知材料、丙烯酸系粘着剂、橡胶系粘着剂、有机硅系粘着剂等。另外，为了调节对被粘物的粘着力、减少残胶，还可以使用增粘剂、交联剂。对被粘物的粘着力优选5N/10mm～12N/10mm。粘着力小于5N/10mm时，有时电磁波吸收片容易从被粘物剥离或偏离。另外，粘着力大于12N/10mm时，难以将电磁波吸收片从被粘物剥离。
另外，粘着层2的厚度优选为20μm～100μm。如果粘着层的厚度比20μm薄，则粘着力变小，有时电磁波吸收片容易从被粘物剥离或偏离。如果粘着层的厚度大于100μm，则电磁波吸收片整体的挠性有可能变小。另外，如果粘着层2较厚，则难以将电磁波吸收片从被粘物剥离。另外，在粘着层2的凝聚力较小时，在将电磁波吸收片剥离的情况下，有时在被粘物上产生残胶。
需要说明的是，本申请说明书中，粘着层2可以是以不能剥离的方式粘贴的粘着层2，也可以是进行可剥离的粘贴的粘着层2。
另外，在将电磁波吸收片粘贴于预定的面时，即使电磁波吸收片不具备粘着层2，通过在配置有电磁波吸收片的构件一侧的表面涂布粘着剂等而使其具备粘着性，或使用双面胶带、粘接剂，也能够在预定的部位粘贴电磁波吸收片。由这点可知，粘着层2不是本实施方式所示的电磁波吸收片中的必须构成要件。
[相对介电常数]
在本实施方式涉及的电磁波吸收片中，1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下。由此，能够使电磁波吸收片的输入阻抗值接近空气中(真空)的阻抗值即377Ω。因此，能够减少由于空气与电磁波吸收片之间的阻抗值的差异而产生的、在空气中传播的电磁波向电磁波吸收片入射时的反射，更多的电磁波入射到电磁波吸收片内而被作为电磁波吸收材料的磁性氧化铁粉吸收。
电磁波吸收层中所含的磁性氧化铁无论是在六方晶铁氧体的情况下还是在ε-磁性氧化铁的情况下，相对复介电常数的实部的值均为约20或以上。因此，通过在电磁波吸收层所含的高分子材料的粘合剂、电磁波吸收层中所添加的填料等中使用相对复介电常数的值小的材料，来调整电磁波吸收层中的磁性氧化铁粉的含有率(体积含有率)，从而能够使电磁波吸收层的相对复介电常数为5.5以下。需要说明的是，如图1所示，在本实施方式涉及的电磁波吸收片中，在电磁波吸收层的背面形成有粘着层，但通过使粘着层的厚度变薄，能够将由形成有粘着层而对电磁波吸收片整体的相对介电常数造成的影响抑制为基本上能够忽视的水平。
在此，对实际上形成电磁波吸收层并测定其相对复介电常数和电磁波吸收特性的结果进行说明。
图2是表示对于作为电磁波吸收材料的铝置换型锶铁氧体磁性粉(SrFe10.56Al1.44O19)，使用硅橡胶(信越化学株式会社制KE-541-U(产品名))作为橡胶制粘合剂，使磁性体粉的体积含有率变化时的相对复介电常数的变化的图。图2(a)表示相对复介电常数的实部ε’的变化，图2(b)表示相对复介电常数的虚部ε”的变化。
需要说明的是，电磁波吸收层的相对复介电常数如下测定：制作使磁性体粉的体积含有率变化的电磁波吸收层，使用安捷伦科技株式会社制的阻抗测定器4291B(产品名)，通过电容法进行测定。更具体而言，制作改变了锶铁氧体磁性粉的体积含量的磁性复合物，成型为厚度2mm、对角为120mm的正方形，进行交联而制成测定试样。将该试样夹持于测定电极，使用测试夹具16453A(安捷伦科技株式会社制：产品名)以1GHz的测定频率进行测定。
如图2(a)所示，包含铝置换型锶铁氧体磁性粉的电磁波吸收层的相对复介电常数的实部(ε′)的值随着磁性体粉的体积含有率变大而从不含磁性体粉的状态的数值3.25逐渐变大，体积含有率为50％时为约9.5。另外，如图2(b)所示，相对复介电常数的虚部(ε″)的值随着磁性体粉的体积含有率变大而从不含磁性体粉的状态的数值0.03逐渐变大，体积含有率为50％时为约0.032。
需要说明的是，作为粉体的磁性体粉的相对复介电常数虽然不能测定，但可认为是20以上。另外，在相对复介电常数中，实部(ε′)表示从外部电场到电介质的能量的储存量，虚部(ε″)表示电介质相对于外部电场的能量损失，因此在判断电介质的阻抗时只要考虑相对复介电常数的实部即可。
基于该情况，对于电磁波吸收层中的电磁波的反射和吸收，对上述制作的试样实际照射电磁波，使用自由空间法来测定。
图3是说明使用了自由空间法的测定状态的图像。
如图3所示，在毫米波矢量网络分析仪MS4647B(安立株式会社制：产品名)10的一个端口(port1)连接发射天线11，在另一个端口(port2)连接接收天线12，经由电介质透镜13对形成为
Figure BDA0002813262710000121
的测定试样14照射频率60GHz的电磁波15，测定被试样14反射的反射波S11和透过试样14的透射波S21。
根据反射波S11相对于作为入射波的电磁波的强度0.1mW的大小，求出反射衰减量(入射波全部反射时的值为0dB)。需要说明的是，将反射波S11相对于入射波15的比例设为反射率(％)(反射率＝反射波S11/入射波)。另外，根据透射波S21的大小求出作为试样14的电磁波吸收层中的电磁波吸收程度，作为电磁波衰减量(入射波全部透过时的值为0dB)。
将测定结果示于以下的表1。
[表1]
Figure BDA0002813262710000131
如表1所示，如果电磁波吸收层中的锶铁氧体磁性体粉的含量以体积含有率计大于37.7％，则在电磁波吸收层的表面的反射率大于25％。与此相对，能够确认：如果锶铁氧体磁性体粉的体积含有率为23％以下，电磁波吸收层的相对复介电常数的实部为5.43以下，则在电磁波吸收层的表面的反射率可被抑制在15％以下。
作为电磁波吸收材料，在含有六方晶铁氧体、ε-磁性氧化铁的透射型的电磁波吸收片中，电磁波吸收层中所含的磁性体粉的体积含有率越高，则入射到片的电磁波的电磁波衰减量越大。但是，如上述测定结果所示，电磁波吸收片中所含的磁性体粉的体积含有率超过37％时，相对复介电常数实部超过7，在电磁波吸收片的表面会反射25％以上的入射波。因此，在电磁波吸收片表面的电磁波反射成为问题的使用状况下，有时仅提高电磁波吸收层中所含的磁性氧化铁的体积含有率是无法发挥充分的电磁波吸收特性的。
与此相对，在本实施方式涉及的电磁波吸收片中，通过将电磁波吸收片的相对复介电常数的实部的值设为5.5以下，能够将在电磁波吸收片表面的反射降低至15％以下，能够合适地用于将电磁波吸收片配置于电磁波发生源的附近的情况、将电磁波吸收片配置于天线元件的附近的情况等想要抑制在电磁波吸收片表面的反射的用途。另外，由表1可知，通过将电磁波吸收片的相对复介电常数的实部的值设为4.2以下，能够将在电磁波吸收片表面的反射降低至10％以下，进一步适合于想要抑制在电磁波吸收片表面的反射的用途。
需要说明的是，发明人等进行了确认，结果可知：在电磁波吸收层中所含的磁性氧化铁的体积含有率一定的情况下，作为电磁波吸收能力的电磁波衰减量与电磁波吸收层的厚度大致成比例地变大。因此，在片表面的电磁波反射成为问题的状况下使用电磁波吸收片的情况下，优选调整电磁波吸收层中的磁性氧化铁的体积含有率和层的厚度，以具备更优选的电磁波吸收特性。
图4是表示使采用了作为磁性体粉的铝置换型锶铁氧体(SrFe10.56Al1.44O19)和作为粘合剂的丙烯酸橡胶(日本ZEON株式会社制AR-51(产品名)：相对复介电常数4.44)的电磁波吸收片的磁性体粉的体积含有率变化时的相对复介电常数(实部)的变化的图。另外，图5是表示使采用了作为磁性体粉的镓置换型ε-磁性氧化铁(ε-Ga0.47Fe1.52O3)和作为粘合剂的硅橡胶(信越化学株式会社制KE-541-U(产品名)：相对复介电常数3.25)的电磁波吸收片的磁性体粉的体积含有率变化时的相对复介电常数(实部)的变化的图。
与图2同样地，图4及图5是制作改变了磁性体粉的体积含有率的电磁波吸收层，并使用安捷伦科技株式会社制的阻抗测定器4291B(产品名)通过电容法测定的图。用于测定的试样的大小、测定夹具也与图2所示的包含锶铁氧体和硅橡胶的电磁波吸收片的测定同样。
在图4所示的包含丙烯酸橡胶作为粘合剂的电磁波吸收片的情况下，由于不包含磁性体粉的状态下的相对复介电常数的实部的数值为4.44，与以硅橡胶为粘合剂的情况相比增大了，因此为了使电磁波吸收层的相对复介电常数的值为5.5以下，需要使体积含有率为14％以下。
另外，在图5所示的将磁性体粉变更为ε-磁性氧化铁的情况下，与磁性体粉为锶铁氧体并在图3中示出结果的情况相比，磁性体粉的含有率增大时的相对复介电常数的值的上升稍微变大，用于使相对复介电常数的值为5.5以下的磁性氧化铁粉的体积含有率为22％以下。
需要说明的是，如果电磁波吸收片的相对复介电常数的实部的值相等，则即使磁性体粉、粘合剂不同，电磁波吸收片的阻抗值也大致相同，因此通过使相对复介电常数的实部的值为5.5以下，与上述包含锶铁氧体和硅橡胶的电磁波吸收层的情况同样，能够抑制入射的电磁波的表面反射特性。
如以上说明的那样，本实施方式涉及的电磁波吸收片具备电磁波吸收层，该电磁波吸收层包含以毫米波频带以上的频率进行磁共振的磁性氧化铁和有机材料的粘合剂，并且将1GHz时的相对复介电常数的实部的值设为5.5以下，从而能够抑制电磁波在表面的反射。
需要说明的是，在上述实施方式中，例示说明了俯视时为矩形的电磁波吸收片，但电磁波吸收片的形状没有限制，另外，由于通过作为电磁波吸收构件的磁性体粉的磁共振来吸收电磁波，因此电磁波吸收片的厚度也无需固定。
进一步，本申请中公开的电磁波吸收体不限于上述实施方式所示的片状物体，可以作为具有一定以上厚度的块状的电磁波吸收体来实现。进一步，由于电磁波吸收体的形状、厚度没有电磁波吸收特性上的制约，因此能够制成中空的筒状、圆锥形状、盆型等各种形状的电磁波吸收体。由此，容易形成与电磁波吸收体的配置部位对应的形状，另外，在兼具电磁波吸收体所吸收的频率以外的频率的电磁波的反射构件等的情况等下，也能够形成从其他功能方面所要求的形状，进一步，在电磁波吸收片表面的电磁波的反射使对设备的电磁波干扰恶化的情况下也能够良好地使用。
在电磁波吸收体为片状的情况、块状等具有预定厚度的形态的情况下，电磁波吸收体的硬度以硬度计硬度(A型)计优选为80以下。通过使硬度计硬度(A型)为80以下，从而具有如下优点：加工容易，并且具有一定的柔软度(弹性)，因此能够实现即使施加冲击也不易产生缺口等破损的电磁波吸收片、或电磁波吸收体。
需要说明的是，作为电磁波吸收体，在使用上述实施方式所示的片状的电磁波吸收体以外的结构、例如块状的结构的情况下，作为调整1GHz时的相对介电常数的实部的值的方法，可以采用基于形状的各种方法。例如，通过使电磁波吸收体为发泡体，能够减小相对介电常数的值。在该情况下，除了将电磁波吸收体的整体设为发泡体的结构以外，还可以仅将电磁波吸收体的厚度方向的一部分设为发泡体、使用使电磁波吸收体的厚度方向上的空隙比率变化的方法等。另外，通过减小电磁波吸收体的电磁波入射一侧的俯视面积，即相对于电磁波的入射方向形成尖的形状，也能够减小电磁波吸收体的相对介电常数的值。因此，除了调整上述实施方式所示的作为电磁波吸收构件的磁性体粉的体积含有率的方法、调整电磁波吸收体的厚度的方法以外，通过调整电磁波吸收体的形状，也能够使电磁波吸收体的相对复介电常数的实部的值为5.5以下。这样，在具有预定厚度的电磁波吸收体的情况下，相对介电常数的值不需要在其厚度方向上均匀。
需要说明的是，在本申请所公开的电磁波吸收体中，将相对复介电常数的实部的数值设定为相对于1GHz的电磁波的值，是因为1GHz是能够较容易地测定的范围的频率中最高的频率，还因为显示出与本申请所公开的电磁波吸收体相对于作为吸收对象的毫米波频带或其以上的频带的电磁波的相对介电常数的值同样的倾向。
产业上的可利用性
本申请中公开的电磁波吸收体作为吸收毫米波频带以上的高频带的电磁波并且减少了所吸收的频率的电磁波在表面的反射的电磁波吸收体是有用的。
符号说明
1 电磁波吸收层
1a 磁性氧化铁粉(电磁波吸收材料)
1b 粘合剂。

Claims (7)

1.一种电磁波吸收体，其为具备电磁波吸收层的透射型的电磁波吸收体，该电磁波吸收层包含以毫米波频带以上的频率进行磁共振的磁性氧化铁和有机材料的粘合剂，其特征在于，
1GHz时的相对复介电常数的实部为5.5以下。
2.根据权利要求1所述的电磁波吸收体，其中，1GHz时的相对复介电常数的实部为4.2以下。
3.根据权利要求1或2所述的电磁波吸收体，其中，作为所述磁性氧化铁，包含六方晶铁氧体或ε-磁性氧化铁中的任一种。
4.根据权利要求3所述的电磁波吸收体，其中，所述六方晶铁氧体为锶铁氧体或钡铁氧体，Fe位的一部分被3价的金属原子取代。
5.根据权利要求3所述的电磁波吸收体，其中，所述ε-磁性氧化铁的Fe位的一部分被3价的金属原子取代。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电磁波吸收体，其中，所述粘合剂包含热固性橡胶、热塑性弹性体、或热塑性树脂中的任一种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电磁波吸收体，其中，所述电磁波吸收层形成为片状。
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