羰基铁粉复合多孔吸波涂层的优化设计

目的 解决吸波剂羰基铁粉颗粒(CIP)构成的吸波涂层存在密度较大、涂层厚度过大的问题.方法 利用三维多孔结构降低复合吸波涂层的密度并改善阻抗失配,从而构筑轻质宽频羰基铁粉复合吸波涂层.利用有限元分析软件建立了羰基铁粉/石蜡复合多孔吸波涂层的仿真模型,通过仿真研究了三维多孔结构的孔隙率、孔径和孔隙分布方式对复合吸波涂层性能(最小反射损耗、有效吸收带宽、峰值吸收频率和密度)的影响规律,揭示了羰基铁粉多孔结构的吸波机理,并确定了具有最佳综合性能的羰基铁粉三维多孔复合吸波涂层的结构参数.结果 随着孔隙率的增加,涂层密度减小且峰值吸收频率向高频移动;而随着孔径的减小,涂层除峰值吸收频率向高频移动外,最小反射损耗和有效吸收带宽分别呈减低和增加的趋势,吸波性能得到有效改善.孔隙分布方面,在随机、有序、梯度递减和梯度递增4种分布方式中,梯度递减分布表现出最佳的吸波性能.相较于无孔结构,羰基铁粉质量分数为75％、孔隙率为16％、孔径为0.325 mm、孔隙呈梯度递减分布的三维多孔涂层,其有效吸收带宽(RL<–10 dB)拓展了49.3％(从4.10 GHz增加到6.12 GHz),密度降低了4％(从2.71 g/cm3降低到2.6 g/cm3),而最小反射损耗仅仅损失0.7％.结论 多孔结构的引入可以实现羰基铁粉涂层轻质、宽频吸波的目的.     

空气层匹配碳纤维吸波涂层的吸波性能

目的探究空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度对碳纤维吸波涂层吸波性能的影响。方法以短切碳纤维为吸收剂,水性聚氨酯为基体树脂,制备雷达吸波涂层。采用扫描电子显微镜和金相显微镜对短切碳纤维和涂层的微观形貌进行分析表征,将碳纤维涂层与空气层进行匹配,并采用矢量网络分析仪测试分析涂层的吸波性能。结果当空气匹配层厚度由1 mm逐渐增加到3.5 mm时,复合涂层的最大吸收峰由高频逐渐向低频移动。匹配厚度为3 mm时,反射率峰值最低(-41 d B)。匹配厚度为2.5 mm时,有效吸收频段(反射率-10 d B)最宽,为8.6~18 GHz。随着碳纤维含量的增加,涂层的最大吸收峰频率均呈下降趋势,有效吸收频段向低频移动。碳纤维含量(质量分数)低于0.1%时,只有碳纤维长度达到3 mm,涂层才具备有效吸波性能。碳纤维含量为0.1%~0.2%,碳纤维长度为2 mm时,涂层吸波性能最好。碳纤维含量超出0.2%,碳纤维长度为1 mm时,涂层已经具备较好的吸波性能。结论通过调节空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度,空气层匹配碳纤维吸波涂层在不同频段均能实现对电磁波的有效吸收。     

环氧基复合吸波涂层的制备与性能研究

目的 制备综合吸波性能良好的复合吸波涂层.方法 选择炭黑和羰基铁粉进行机械混合,作为吸波剂加入到环氧树脂中进行吸波材料制备,利用扫描电子显微镜对炭黑和羰基铁粉分别进行微观形貌的观察.利用矢量网络分析仪在2～18 GHz内测试其电磁性能,研究炭黑和羰基铁粉含量及涂层厚度对吸波性能的影响规律.结果 通过观察微观形貌发现,炭...     

纳米铁纤维与羰基铁粉共混制备轻质宽带吸波涂层材料

为降低羰基铁粉吸波剂的密度、提高介电常数,采用轻质、高介电常数的纳米铁纤维与羰基铁粉共混,制备了轻质宽带吸波涂层.研究了纳米铁纤维含量对复合吸波剂微波电磁与吸收特性的影响.结果表明,随纳米铁纤维含量的提高,复合吸波剂的介电常数和磁导率增大.当复合吸波剂中纳米铁纤维含量(质量分数)为2.2%-4.4%时,吸波涂层有更低的面密度和更宽的有效带宽,这是由于在一定范围内提高介电常数,可以改善吸波涂层的匹配吸收特性.     

NiFe1 . 98Nd0 . 02O4-Fe 双层吸波涂层设计及制备

目的制备高性能NiFe1.98Nd0.02O4-Fe双层吸波涂层。方法采用溶胶凝胶自燃烧法制备钕掺杂NiFe1.98Nd0.02O4。借助X射线衍射仪、扫描电镜和矢量网络分析仪对NiFe1.98Nd0.02O4和羰基铁的结构、形貌、电磁参数进行测试分析。采用遗传算法对NiFe1.98Nd0.02O4-羰基铁双层涂层的厚度进行优化设计。结果以环氧树脂为基体,以羰基铁和NiFe1.98Nd0.02O4为吸波剂的双层吸波涂层具备较好的吸波性能,厚度约1 mm,反射率在9.25~11.35 GHz范围内均小于-10 dB。结论 NiFe1.98Nd0.02O4层和羰基铁层在吸波性能上有很好的互补性,理论优化结果和实验结果相同。     

吸波涂层精准厚度涂装工艺研究

目的降低涂层厚度波动范围,提高吸波性能的稳定性。方法通过资料分析,选用空气辅助无气喷涂工艺,综合空气喷涂和无气喷涂工艺的优点,改进喷嘴,实现喷雾流量和雾化幅度等工艺参数的精确控制。进行喷涂参数优化试验和吸波性能检测,获得最佳喷涂工艺。结果采用空气辅助无气喷涂工艺和改进的喷嘴,调节喷幅在5~30 mm,采用5次喷涂,每次喷涂20~24 min,获得的吸波涂层表面平整,没有直径大于50μm的颗粒。喷涂的2 mm厚涂层单位面积厚度的偏差从200μm降低到60μm以下,吸波性能从5 d B降到2 d B以下。结论研制出的吸波涂层精准厚度涂装工艺,可根据涂装基准面的形态和结构选择不同喷幅的喷嘴调节雾化,实现厚涂层吸波涂料的均匀喷涂,大幅度提高吸波涂层的涂装质量。     

基于超材料设计的羰基铁低频复合吸波涂层研究

为获得低频宽带吸波材料,本文采用共沉淀和原位聚合技术制备了羰基铁/CoFe₂O₄/PANI三元复合材料,并以此为介质层,借鉴超材料思想,设计了一种基于超材料结构的羰基铁复合吸波涂层,改善了低频吸波性能。分析了超材料的结构设计对羰基铁/CoFe₂O₄/PANI涂层吸波性能的影响,并对赋予超材料结构后的复合涂层的吸波机理进行了研究和讨论。通过仿真优化发现,在电阻膜方阻值为10mΩ/□和镂空十字电阻膜图案尺寸达到最佳时,在相同厚度下赋予超材料结构后的复合涂层具有比单一羰基铁涂层更宽的吸收频带以及更低的吸收频率,在3.8-6.9GHz频段内反射率均小于-10dB。研究表明,将超材料结构融入到羰基铁涂层性能改进中,能够有效提升其低频吸波性能。     

异形SiC纤维/羰基铁粉复合纤维束吸波性能

通过对三叶形和三折叶形SiC纤维束上浆剂中添加羰基铁粉,改变纤维的磁导率,优化异形SiC纤维材料的吸波性能,改善后三叶形SiC纤维/羰基铁粉反射率衰减大于5dB的频宽增大了1.6GHz,大于10dB的频宽增大了2.48GHz;三折叶形SiC纤维/羰基铁粉反射率衰减大于5dB的频宽增大了1.28GHz,大于10dB的频宽增大了1.52GHz。     

高性能雷达吸波涂层的制备及其损伤行为

以羰基铁粉为吸收剂、聚氨酯为胶黏剂,制备具有优异吸波性能的雷达吸波涂层,并基于矢量网络分析仪、电磁模拟软件Ansoft HFSS以及弓形框测试系统,对涂层电磁特性、损伤模型以及吸波性能进行研究。结果表明:雷达吸波涂层在垂直入射条件下具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm时,其反射损耗峰在7.2~12.8 GHz均达到?8 dB;在斜入射条件下也具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm、入射角为60°时,其反射损耗峰在5.5~18 GHz均达到?10 dB。相比于失效模式如雷达吸波涂层分层脱粘,损伤脱落对其吸波性能的影响更为明显。随着损伤脱落面积的增加,雷达吸波涂层的吸收强度（尤其是X波段）明显降低,且最小反射损耗峰往高频移动。通过对高性能雷达吸波涂层的脱落、分层等损伤行为的研究,为后续进行雷达吸波涂层维护与建立失效性评估标准具有极大的现实和军事意义。     

海洋苛刻环境服役的CIPs/EP吸波防腐功能材料

目的 制备兼具吸波与耐腐蚀性能的复合材料。方法 使用KH560对羰基铁粉进行改性,在此基础上分别制备羰基铁粉体积分数为0%、15%、20%、25%的复合材料。通过红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和矢量网络分析仪（VNA）等测试技术对所制备复合材料的微观特征和电磁性能进行分析对比。研究不同羰基铁（CIP）的体积占比与复合材料电磁波吸收性能和防腐蚀性能之间的关系。结果 通过KH560改性后的羰基铁与环氧树脂混合均匀,形成了紧密的网络结构。羰基铁粉为片状,长度为3～10μm。当羰基铁粉的体积分数为20%时,样品的吸波性能和防腐性能较好,综合性能相对最佳。所制备的样品在较宽范围内均拥有良好的吸波性能,在厚度2 mm时反射损耗小于-10 dB的有效带宽达到了4.2 GHz,在8.5 GHz左右时达到了最小反射损耗值（-42.5 dB）。样品在酸和盐的环境下进行7 d加速腐蚀实验后吸波性能未明显降低,这显示了其良好的耐腐蚀特性。结论 将吸波性能优良的羰基铁粉与耐腐蚀性能优异的环氧树脂进行复合,通过调控片状羰基铁粉的体积占比提高了材料的磁导率和介电常数,实现了良...     

金属型腔模具粉浆浇注成型工艺的实验研究

以热固性环氧树脂为粘结剂，分别使用平均粒径为44μm的较粗铁粉、平均粒径为4μm较细的羰基铁粉，以及两者按照一定比例组成的双形态混合铁粉为基体材料，分别在空气和真空下混浆、注浆，探讨了铁粉粉浆浇注成型工艺中的若干问题。实验表明：采用真空下混浆、注浆，可以消除气泡，提高浆体的流动性和密实性；另外，铁粉粒度的大小也直接影响着浆体的流动性。实验中同时发现使用较细的羰基铁粉与相对较粗的铁粉按照合理比例组成的双形态混合粉末，具有更好的流动性和充填性，而且从密度特征看，试样更具密实性。     

不同形貌羰基铁的复合对电磁特性及吸波性能的影响

目的增强羰基铁的低频吸波性能,掌握吸收峰频率的调控方法。方法将球形羰基铁与片状羰基铁混合,制作复合材料。通过扫描电子显微镜对两种羰基铁的微观形貌进行分析。通过矢量网络分析仪测量5种质量配比下(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)羰基铁复合材料的复介电常数和复磁导率,分析不同形貌羰基铁的复合对电磁特性的影响。同时分析不同配比羰基铁复合材料的吸波性能。结果随着球形羰基铁加入比例的提高,复合材料的复介电常数实部和虚部均逐步下降。羰基铁复合材料的复磁导率实部整体变化不大,虚部呈下降趋势。当片状羰基铁和球形羰基铁质量比为1∶2时,在3.08 GHz处最大吸波性能为20.2 dB,有效吸波带宽(反射率损耗不大于8 dB)为2.43 GHz。结论球形羰基铁的加入可以有效调控复合材料的吸收峰在低频范围内定向移动,增强1~4 GHz范围内的低频吸波强度,扩宽有效吸波带宽。球形羰基铁的加入,降低了片状羰基铁的介电常数,复合材料的电磁阻抗匹配条件得到优化,电磁损耗耦合效应增强,从而提升了该复合材料的吸波性能。     

新型碳系吸波涂层材料研究进展

作为解决电磁污染问题与实现装备战场隐身的有效手段,吸波涂层材料具有广泛的应用前景。碳系材料因其广泛的来源、简单的制备工艺、低密度、高导电率等优点,在吸波涂层材料领域受到国内外研究人员的高度重视。对吸波涂层材料的损耗机制进行了叙述,介绍了电阻型损耗、电介质型损耗以及磁损耗三种损耗机制中电磁波的损耗和吸收原理。综述了碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳系材料的特性及其在吸波涂层材料领域的研究现状。对碳纤维进行活化处理或使用多孔碳纤维、螺旋碳纤维等代替普通碳纤维能够有效提高其吸波性能。碳纳米管具有多种结构,其中阵列状多壁碳纳米管吸波性能最佳,采用一些具备磁损耗的材料与碳纳米管进行共混、包覆或填充处理是目前的主要研究方向。石墨烯几乎没有磁损耗,单独使用时,阻抗匹配较差,影响其吸波性能的发挥,通常将石墨烯与磁损耗型材料复合,改善材料的阻抗匹配,提高吸波效果。最后,根据碳系吸波涂层材料的研究现状,对其未来的发展方向进行了展望。     

纤维吸收剂型吸波涂层的匹配厚度研究

采用X纤维为吸波涂料的吸收剂,制作不同厚度的吸波涂层,测试相应的雷达波反射衰减值。研究结果表明：涂层厚度对吸波涂层的雷达波反射衰减有重要的影响;在固定X纤维的电磁参数前提下,吸波涂层在8mm波段、3mm波段具有不同的匹配厚度。     

一种热喷涂雷达吸波涂层制备技术

采用耐温的磷酸盐玻璃和改性的β–SiC吸收剂的热喷涂材料体系,使用火焰喷涂工艺制备了热喷涂雷达吸波涂层,对粉末、涂层制备过程及性能进行了研究,结果表明:喷雾干燥造粒是制备热喷涂雷达吸波涂层粉末材料体系的合理方法,使用火焰喷涂制备的涂层,吸收剂含量为20%时,涂层性能最佳,当涂层厚度为1 mm时,在1.2×1010～1.8×1010 Hz范围内,涂层反射率均低于-8 dB。     

基于双磁介质层复合的超材料低频吸波体研究

本研究将磁性吸波涂层融入至超材料的结构设计中,得到了一种新型低频复合超材料吸波体,吸波体由环形电阻膜、双层磁性吸波涂层和金属背板组成。采用CST仿真软件计算了超材料吸波体的吸收性能,研究了吸波体各个结构参数对吸收性能的影响。仿真结果表明,设计的超材料吸波体厚度为2.5 mm时,在1.9和4 GHz处存在2个吸收峰,在1.59～6.59GHz频率范围内反射损耗低于-8dB,吸收带宽达到5GHz。通过吸波体电磁场分布对吸波机理进行了讨论。结果表明,吸波体低频吸收带宽的增加是由于表面的电阻膜图案改变了超材料吸波体的电场分布和磁场分布,促进了磁介质层的损耗。最后制备了吸波体样品并进行了反射率测试,实物测试结果与仿真结果基本一致,说明设计制备的吸波体具有优异的低频吸波性能,吸波带宽相比磁性吸波涂层大幅提高。     

用于ETC系统的羰基铁粉二氧化钛复合吸波材料

将羰基铁粉和二氧化钛与橡胶混合,采用压延法制备了应用在工作频率为5.8GHz的电子不停车收费系统(ETC)中的吸波材料,运用矢量网络分析仪测试了材料的复磁导率与复介电常数在2.0~18.0GHz范围的频谱特性,并在微波暗室内测试了材料的反射率。结果表明,Fe与TiO2在7∶3质量比混合下性能最佳,实验探讨了样品厚度对材料吸波特性的影响,确定厚度在1.7mm时,材料吸收峰值位于ETC所工作的5.8GHz频率,实验测试了材料在电磁波从不同角度入射条件下的反射率,垂直入射情况下效果最佳,可达-30dB。     

空心微珠表面化学镀Ni-P合金及其吸波性能研究

采用化学镀法在平均粒径2 μm的空心微珠表面包覆了均匀完整的Ni-P非晶合金镀层,并对该材料进行了电磁性能和吸波性能测试.测试结果表明:空心微珠包覆Ni-P非晶合金镀层后矫顽力达到343.08Oe,属于电磁损耗型材料;以包覆后的空心微珠粉体为吸收荆制备吸波涂层,当涂层厚度为3 mm时,在4.32GHz达到最强吸收-20.81 dB,当涂层厚度为1.5 mm时,在8.56～10.08 GHz内出现了小于-10 dB的较宽吸收.     

雷达吸波涂层的失效行为

介绍了雷达吸波涂层脱落、开裂、吸波性能下降3种失效行为。吸波涂层脱落主要由于底材处理不当或底漆与吸波涂料不配套所致;吸波涂层开裂的主要原因是高颜料体积浓度的分散体系中树脂成膜物未能适当成膜或多层材料固化速度差别较大;粘结剂体系收缩性过大使厚度降低、采用的片状吸收剂在涂层中状态不稳定以及使用温度的原因,均会导致吸波性能的下降。从机械应力和吸波涂层内应力两方面分析了应力对吸波涂层失效的影响,并提出根据失效面积进行分级维修的方案。     

薄型多层雷达吸波材料结构设计与发展

根据雷达吸波材料厚度薄、质量轻、吸收频带宽、吸波能力强(薄、轻、宽、强)的发展目标,介绍了多层雷达吸波材料的研究现状和几种宽频吸波结构的设计方法.分析讨论了采用多层结构的雷达吸波材料,以及依据阻抗匹配原理提高材料吸波性能的可能性.提出将多层吸波材料和宽频吸波结构结合得到一种涂层型的薄型(20μm左右)多层雷达吸波材料的研究思路,建立了薄型多层雷达吸波材料由多层结构、表面为离散式分布的斑点、内部再穿插一些非吸波薄膜的材料模型.初步试验表明这种薄型多层雷达吸波材料可以提高吸波性能.