天线罩透波材料研究

主要进行了甲基硅树脂基透波材料介电性能研究,结果表明,采用甲基硅树脂做为透波材料基体研制的高性能透波复合材料介电性能优良,材料经800～1200℃高温处理后在电磁波频率为9.30GHz时测试的介电常数小于3.5、材料透波率高达90%以上,能够满足雷达天线罩在800～1200℃工作时对天线罩材料的电性能要求,是比较理想的耐高温高性能透波复合材料.     

超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料的性能研究

采用一种结构与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维相似、且对纤维表面具有良好浸润性的碳氢树脂(PCH)作基体,通过层压成型方法制得UHMWPE/PCH复合材料.研究了复合材料的力学性能、介电性能、吸湿性能及界面黏结性能.结果表明,UHMWPE/PCH复合材料介电性能优异、力学性能好、耐湿热性能较佳、界面黏结性能好,可用作高性能透微波复合材料.     

三维立方周期阵列石膏基材料吸波性能仿真与实验研究

基于三维立方周期阵列结构,以乙炔炭黑为吸波剂,设计了一种具有宽频特性的石膏基吸波材料.HFSS(High frequency structure simula-tor)仿真结果显示,三维周期阵列单元的边长、高度、基层厚度及炭黑质量分数会对材料的吸波性能及有效频段产生显著影响.试验结果显示,对于周期阵列单元边长为10 mm、高度为5 mm、基层厚度为10 mm、炭黑含量为2％的试样,其在4.2～18 GHz范围内的反射率低于-10 dB,有效频带宽度可达13.8 GHz以上.试验结果与仿真结果具有较高的吻合度.该材料的电磁波损耗主要来自于乙炔炭黑的电阻损耗和三维周期阵列的结构效应.     

Al2O3填料对SiCf/BN/SiC复合材料弯曲强度和高温吸波性能的影响

用有机先驱体浸渍裂解(PIP)法制备SiC_f/BN/SiC复合材料,研究了微米Al₂O₃粉体对其弯曲强度、高温介电和高温吸波性能的影响。结果表明,随着Al₂O₃的含量从5%提高到20%,SiC_f/BN/SiC的弯曲强度呈现出先升高后降低的趋势,最大值达到295 MPa;随着温度的升高复合材料复介电常数的实部和虚部均逐渐增大,加入Al₂O₃填料能降低高温复介电常数及其随温度增大的幅度。无填料复合材料的室温和高温吸波性能均较差,而添加20% Al₂O₃的复合材料在8.2~12.4 GHz频段的室温反射损耗均低于-8 dB,且适用厚度为3.0~3.5 mm,700℃时厚度为3.0 mm的反射损耗为-5~-8 dB,在实际工程应用中具有较强的可设计性。     

木基多孔炭/铁氧体复合吸波材料的制备与性能表征

以马尾松木材为原料,使用低温预处理、真空浸注和高温原位生长等手段制备了性能优异的木基多孔炭/铁氧体复合吸波材料(WPC/Fe3 O4),采用XRD、XPS、SEM、VNA等技术对复合材料的物相、成分、形貌和电磁特性等进行表征分析,初步阐述了其吸波机理.结果表明:制备的WPC/Fe3 O4具有优异的吸波性能,其反射损耗峰值达-35.6 dB,有效吸波频带宽超过5.6 GHz,并且在3～4.3 mm厚度范围内均可实现对全部Ku频段电磁波的有效吸收;WPC/Fe3 O4具有规则通直的孔隙结构和丰富的异质界面,高温下Fe3 O4纳米粒子均匀生长于木基多孔炭的孔隙和炭壁中;随着碳化温度的升高,WPC/Fe3 O4的介电常数显著增大而磁导率变化较小;WPC/Fe3 O4的电磁损耗机制主要为导电损耗、磁损耗和界面极化损耗.复合材料表现出对Ku频段电磁波的高效与宽频吸收,有望实现其在电子通讯或目标隐身等微波领域的应用.     

粉煤灰富铁空心微珠制备球形结构吸波材料的仿真计算研究

利用对环境造成污染的废弃物粉煤灰中富铁空心微珠的电磁参数曲线设计了一种优化的球形堆积结构堆积吸波材料.电磁参数测试曲线表明,富铁空心微珠为一种介电性损耗材料.首先建立了球形不同堆积结构形成的吸波材料的模型并进行仿真,通过优化设计调整模型结构及其尺寸,获得混合半径的三层堆积结构为最优堆积结构,采用该堆积结构吸波材料的吸波效能在1～26GHz频段内最高为-9dB,且-5dB以上吸波效能的带宽为17GHz.将富铁空心微珠的电磁参数应用于该堆积结构中发现,采用富铁空心微珠制备球形颗粒时,该堆积结构的吸波材料厚度为6.5cm,吸波效能在1～18GHz频段内最高为-23dB,且-10dB以上吸波效能的带宽为14GHz.     

石墨/碳化硅/铁氧体涂层复合材料性能研究

为了开发具备良好介电性能和力学性能的多功能吸波复合材料,以涤纶针织物为基布,以环氧树脂为基体,在基布上进行石墨/碳化硅/铁氧体三层复合涂层整理,制备1.5 mm涂层厚度的柔性纺织涂层复合材料.采用介电谱仪研究了吸波剂的含量对吸波涂层材料介电常数和损耗角正切的影响.鉴于该材料多用于工程领域,采用万能材料实验机测试了该复合材料的拉伸、弯曲、剪切等力学性能.结果表明,该复合材料在低频段具备良好的介电性能,且具备一定的力学性能.     

雷达天线罩技术及其电性能研究综述

综述了雷达天线罩技术的现状和发展趋势,介绍了雷达天线罩的材料(包括基体材料、增强材料和夹芯材料)、罩壁结构以及成型工艺,并且从雷达天线罩的透波特性和辐射特性两个方面详细介绍了雷达天线罩电性能研究分析方法,为雷达天线罩的设计与制造奠定了基础.     

大型分块介质天线罩电性能提升技术

采用阻抗匹配技术, 利用金属栅网电调谐单元, 对大型分块介质天线罩的板块接缝(或称加强肋)进行了电调谐优化设计, 优化设计的含有金属栅网的混合介质结构, 在保证接缝结构力学性能的前提下, 其透波性率比板块接缝本身的透波率提升约20%, 而且通过加载不同的金属栅网, 可以调整混合结构最佳透波的频率范围, 从而可用于不同频段天线罩的研制, 为研制高性能大型介质天线罩提供了一条新的技术途径。      

CIPs@Mn0.8Zn0.2Fe2O4-CNTs复合材料低频吸波性能研究

随着5G无线通信与低频雷达侦察技术的飞速发展,低频电磁波辐射已成为当代的严重问题。目前,中高频段吸波材料的研究已趋于成熟,而设计低频段吸波材料仍面临巨大的挑战,亟待研究者们解决。基于四分之一波长相消机制,本研究设计了0.5～3 GHz低频段复合吸波材料。采用简单的一步水热法,诱导铁氧体在羰基铁粉与碳纳米管表面生长,制备出CIPs@Mn_0.8Zn_0.2Fe₂O₄-CNTs三元复合材料,对比研究了碳纳米管含量对材料吸收峰频率的影响。实验结果表明,引入碳纳米管,一方面为材料带来了界面极化、偶极极化等额外的损耗机制,增加了材料的衰减系数;另一方面基于四分之一波长相消机制,高介电与高磁导率的耦合,使材料在低频段获得良好的阻抗匹配。最终,在4 mm厚度下,样品分别在2.11与1.75 GHz处,获得了–40.8与–32.1 dB的反射损耗,–10 dB带宽分别为1.70～2.70 GHz和1.40～2.20 GHz。该复合材料制备工艺简单,低频吸收性能良好,具有很大的应用潜力,为开发更有效的低频吸波材料提供了新...     

CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子及CoFe2O4/多孔碳的制备及其电磁性能研究

在5% H₂+95% N₂气氛下,还原CoFe₂O₄纳米粒子制备了CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子;以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源用水热法将CoFe₂O₄纳米粒子负载到多孔碳中,制备出CoFe₂O₄/多孔碳。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪等手段对材料进行表征,并使用矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数和微波吸收性能。结果表明,CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子和CoFe₂O₄/多孔碳的微波吸收性能明显优于CoFe₂O₄纳米粒子。CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子的有效频宽(反射损耗<-10 dB的频率宽度)可达4.8 GHz。CoFe₂O₄/多孔碳的有效频宽可达6 GHz,覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。这些材料优异的微波吸收性能,可归因于合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用。     

超高分子量聚乙烯纤维/水性聚氨酯复合材料层压板抗软钢芯弹侵彻性能及其损伤机制

选用碳纳米粒子(CNPs)原位改性和未改性的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维作为增强纤维,水性聚氨酯(WPU)作为树脂基体,采用缠绕-复合-热压工艺制备单向(UD)正交结构的UHMWPE纤维/WPU复合材料层压板。基于X射线计算机断层扫描(CT)技术,研究UHMWPE纤维/WPU复合材料层压板在7.62 mm×39 mm软钢芯弹以弹速为(720±10) m/s侵彻下的弹道响应。结果表明,UHMWPE纤维的CNPs原位改性提高了CNPs-UHMWPE纤维/WPU复合材料层压板抗单发侵彻性能,但会降低其抗多发打击的能力。对于未被穿透的层压板,其被侵彻过程可分为三个阶段,依次为剪切冲塞、断裂破坏和剩余子层的塑性变形,且每个阶段的厚度比依次为11.51%、44.40%和44.09%;层压板的分层响应主要发生在第二阶段,并集中在弹着点附近;每发弹丸侵彻导致层压板的破坏区域包含在以弹着点为圆心、直径约为70 mm的圆内。      

层间混杂复合材料装甲板防弹性能及其防弹机制

为研究层间混杂复合材料装甲板的防弹性能及其防弹机制,采用钢芯弹侵彻层间混杂复合材料装甲板。以超高分子量聚乙烯（Ultra high molecular weight polyethylene,UHMWPE）纤维、对位芳香族聚酰胺纤维作增强纤维,水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane,WPU）树脂和环氧树脂（Epoxy resin,EP）作基体,采用热压工艺制备单向（Unidirectional,UD）结构的层间混杂复合材料装甲板。研究混杂比例、防弹面和树脂基体对混杂复合材料装甲板防弹性能的影响以及弹击后混杂复合材料装甲板的破坏形貌,分析混杂复合材料装甲板的防弹机制,并对复合材料装甲板的破坏机制进行了分析。结果表明:混杂复合材料装甲板的防弹性能优于其任一单一纤维复合材料装甲板;WPU的防弹性能要优于环氧树脂;以UHMWPE纤维复合材料充当防弹面时,混杂复合材料装甲板具有更好的防弹性能;纤维拉伸变形和装甲板分层是纤维复合材料装甲板主要的吸能方式。      

高性能纤维在防弹复合材料中的应用

探讨了纤维增强防弹复合材料的防弹机理,阐述了多种高性能纤维的优势与不足。重点介绍了Kevlar纤维、UHMWPE纤维、碳纤维、PBO纤维以及多种高性能纤维混杂工艺在防弹复合材料中的应用。最后展望了未来纤维增强防弹复合材料的发展方向,指出为满足未来对防弹材料的多方面高性能要求,对各种高性能纤维进行适当混杂是未来高性能防弹材料的发展方向。     

Magnetic and Microwave-absorption Properties of Graphite-coated (Fe, Ni) Nanocapsules

The structure, magnetic and microwave-absorption properties of graphite-coated (Fe, Ni) alloy nanocapsules, synthesized by the arc-discharge method, have been studied. High-resolution transmission electron microscopy shows that the nanocapsules have a core/shell structure with (Fe, Ni) alloy as the core and graphite as the shell. All (Fe, Ni) alloy nanocapsules/paraffin composites show good microwave-absorption properties. The optimal reflection loss (RL) was found for (Fe70Ni30)/C nanocapsules/paraffin composites, being -47.84 dB at 14.6 GHz for an absorber thickness of 1.99 mm, while the RL values exceeding -10 dB were found in the 12.4- 17.4 GHz range, which almost covers the Ku band (12.4-18 GHz). For (Fe70Ni30)/C nanocapsules/paraffin composites, RL values can exceed -10 dB in the 11.4-18 GHz range with an absorber thickness of 1.91 mm, which cover the whole Ku band.     

超高分子量聚乙烯纤维复合材料用树脂基体的研究进展

本文从提高超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)纤维与基体的粘接性入手 ,介绍了目前UHMWPE纤维复合材料常用的聚氨酯类、橡胶类、乙烯酯类树脂体系的特点和应用现状及前景。分析了UHMWPE纤维复合材料作为防弹材料、结构材料等的优点和目前所存在的问题 ,针对这些问题提出了解决的思路。     

A five-channel quasi-optical multiplexer of 12- to 90-GHz frequency range

An effective five-channel quasi-optical multiplexer, which distributes microwave signals of the frequency range of 12–90 GHz on five frequency channels, Ku, K, Ka, U, and E (frequency ranges of standard single-mode waveguides), or combines these channels into a single wave stream, has been developed for the first time. A relatively homogeneous characteristic with a total loss level of about 1.5 dB is achieved in 90% of each range band. A detailed analysis of diffraction and ohmic losses in the frequency channels of the multiplexer has been carried out.

     

Influence of different back laminate layers on ballistic performance of ceramic composite armor

This paper mainly reported a new type of ceramic composite armor with a back laminate of Ti6Al4V/UHMWPE/Ti6Al4V against the 12.7 mm armor piercing projectile at a velocity of 818 m/s. The mechanism of the whole ceramic composite armor against the projectile, and the function of each layer in the back laminates were systematically investigated around the experiments and numerical simulations. The results indicated that the outermost Ti6Al4V layer provided support for the UHMWPE layer, leading to the UHMWPE layer displaying the extremely high buffer performance during the impact process. Meanwhile, the middle UHMWPE layer also had an energy balance function between the first and outermost Ti6Al4V layers to cause small damage in the back laminate layers. Thus, this configuration contributed to absorb or dissipate the more energy of the impact projectile, successfully preventing the perforation of the projectile.     

氧化铟锡(ITO)薄膜的透明吸波特性研究

利用直流磁控溅射技术室温下在柔性聚酯薄膜衬底上制备了ITO薄膜,将ITO薄膜与有机玻璃和空白聚酯薄膜等介质材料组合成复合结构,最终得到吸波能力较强的透明吸波体.该吸波体在Ku带(12～18GHz)范围波段衰减低于-10dB,峰值超过-20dB,且在可见光区透光率达到68%.     

Enhancement on interlaminar shear strength and tribological properties in water of ultra high molecular weight polyethylene/glass fabric/phenolic laminate composite by surface modification of fillers

The ternary laminate composite of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE)/high strength glass fabric (S-glass fabric)/phenolic resin was prepared, in which UHMWPE microparticles were etched by chromic acid and S-glass fabrics were treated by silane coupling agent. The interlaminar shear strength (ILSS) and tribological properties of the composite in water environment were investigated, in comparison with those of the composite without any treatments on fillers and the composite with single treatment on UHMWPE. Results showed that the composite with the combined treatment exhibited the best interfacial bond, accordingly showing remarkably enhanced water repellency, ILSS and tribological properties under water lubrication. Furthermore, after experiencing 48 h water immersion, the composites with both single and combined treatment did not suffer any degradation of ILSS and water-lubricated tribological performances, showing excellent duration in water environment.