双层吸波材料吸波特性研究

依据阻抗匹配原理与电磁波传播规律,设计了具有阻抗渐变结构的双层吸波材料.实验表明,匹配层对提高吸收率起着重要作用;需精确控制其吸波剂含量,以实现吸波效果.经测试:4#试样厚度为6mm,测试频段为8-18GHz,最大吸收峰值在14.1GHz(R=-28.14dB),R＜-10dB的频宽为6.7GHz;7#试样厚度为5.5mm,最大吸收峰值在9.6GHz(R=-27.48dB),R＜10dB的频宽为8.6GHz,R＜-15dB的频宽为7.6GHz;8#试样厚度为6mm,最大吸收峰值在16.8GHz(R=-24.24dB),R＜-10dB的频宽为8.6Hz.该结果具有一定工程应用价值.     

镍锌铁氧体的制备及其吸波性能的研究

利用溶胶直接自蔓延反应制备了镍锌铁氧体纳米粉末，采用XRD分析了其结构。以聚乙烯醇为基体（PVA）制备了炭黑，镍锌铁氧体复合材料吸波平板；采用矢量网络分析仪测量了其在2～18GHz频带上的吸波性能。结果表明：具有双层结构的炭黑，镍锌铁氧体复合材料具有较好的吸波效果，试样厚度为3mm；当面层镍锌铁氧体的质量分数为40％，底层炭粉的质量分数为20％时，在8～18GHz的测试频段范围内，复合材料最大吸收峰值为-15．7GHz，优于-6dB的有效带宽为6．4GHz；当底层炭粉的质量分数为15％时，复合材料最大吸收峰值为-13．6GHz，优于-6dB的有效带宽为8．2GHz。     

镀镍碳纳米管的微波吸收性能研究

用竖式炉流动法制备了碳纳米管,碳纳米管的外径40nm～70nm,内径7nm～10nm,长度50μm～1000μm,呈直线型,用化学镀法在碳纳米管表面镀上了一层均匀的金属镍。碳纳米管吸波涂层在厚度为0.97mm时,在8GHz～18GHz,最大吸收峰在11.4GHz(R=-22.89dB),R<-10dB的频宽为3.0Hz,R<-5dB的频宽为4.7GHz。镀镍碳纳米管吸波涂层在相同厚度下,最大吸收峰在14GHz(R=-11.85dB),R<-10dB的频宽为2.23Hz,R<-5dB的频宽为4.6GHz。碳纳米管表面镀镍后虽然吸收峰值变小,但吸收峰有宽化的趋势,这种趋势对提高材料的吸波性能是有利的。碳纳米管作为偶极子在电磁场的作用下,会产生耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而雷达波能量被转换为其它形式的能量。     

碳纤维/羰基铁粉复合涂层吸波效果及机理分析

在碳纤维表面化学镀镍,再将其与羰基铁粉混合制备成吸波涂层,对其吸波性能进行了测试.结果表明:在2～18 GHz内,碳纤维/羰基铁粉吸波涂层,最大吸收峰在5.92 GHz,此时反射率为-8.89 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为9.50 GHz;单层羰基铁粉涂层在相同厚度下,最大吸收峰为7.94 GHz,对应的反射率为-10.36 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为6.90 GHz;碳纤维与羰基铁粉混合后,涂层反射率小于-5.00 dB的频宽增大,有利于吸收雷达波.最后,对碳纤维/羰基铁粉吸波涂层的吸波机理进行了初步分析.     

二茂铁高分子磁性吸波剂的结构与电磁性能研究

合成了二茂铁酰腙型金属(Mn、Fe、Co)配位的高分子吸波剂(OPA-M),研究表明,OPA-M取代基为共轭体系较大的联苯基,配位金属为Mn时,它的最大的反射衰减量(R)为-15dB(6.9GHz),R＞-10dB的频宽4.2GHz(5.8～10.0GHz).另外,OPA-Mn含3%炭纤维的复合吸波材料最大反射衰减量为-18dB(8.5GHz),R＞-10dB的频宽为6.0GHz(5.5～11.5GHz),而密度仅2.2g/cm3,因此,这种新一代高分子磁性吸波剂在理论研究和军工应用有重要价值.     

吸波剂含量和涂层厚度对微波吸收性能的影响

以具有强磁损耗特性的磁粉、电阻型和电介质型物质作为吸波剂,制备出了具有阻抗渐变结构的3层复合雷达吸波涂层,研究了吸波剂用量和涂层厚度对吸波性能的影响.结果表明,增加表层、中层或底层吸波剂含量及涂层厚度,均能使吸波性能曲线向低频端方向移动,反之,吸波性能曲线向高频端方向移动;选择适当的吸波剂含量或者一定厚度的涂层才能拓宽、加深吸波性能.制得的试样中反射损耗可达-35.74和-39.25dB,其频宽(＜-10dB)分别为3.52和2.84GHz.     

双层水泥基吸波材料制备及性能研究

以膨胀珍珠岩作为阻抗匹配层,以碳纳米管和铁氧体作为吸波剂制备双层水泥基吸波体,采用RCS法(radar cross section)研究水泥基吸波材料的吸波性能。实验结果表明,匹配层的透波率随着膨胀珍珠岩掺量的增加而增大,在8~18GHz频率范围内,掺有20%膨胀珍珠岩试样透波率介于20%~60%之间;以膨胀珍珠岩的水泥浆体作为匹配层制备的双层水泥基材料,其吸波性能要优于相同厚度单层吸波材料;当匹配层中膨胀珍珠岩掺量增加时,吸波性能也随着增加;以0.15%碳纳米管和10%FP型铁氧体作为复合吸波剂制备吸波层,具有优异的吸波性能,并且匹配层与吸波层的最佳厚度比为3∶1;而当吸波层复掺0.75%碳纳米管和30%FP型铁氧体时,双层吸波材料的吸波性能比相同厚度单层吸波材料要差,匹配层与吸波层的最佳厚度比为1∶3,试样反射率的峰值为-31.0dB,低于-7dB的带宽达10.6GHz。     

吸波剂用量对雷达吸波涂层吸收性能的影响

采用铁氧体、电阻型和电介质型物质作为吸波剂,制备出了具有阻抗渐变结构的三层复合雷达吸波涂层,探讨了表层、中层和底层吸波剂用量对吸波性能的影响.实验结果表明:增加表层、中层或底层吸波剂含量,均能使吸波性能曲线向低频端方向移动,反之,吸波性能曲线向高频端方向移动;选择适当的吸波剂用量才能拓宽、加深涂层的吸波性能.制备的试样中反射损耗可达-18.78dB和-33.15dB,其小于-10dB的频宽分别为4.08GHz和2.68GHz.     

多元助剂改性羰基铁粉雷达波低频吸波性能研究

采用三种处理剂对羰基铁粉样品进行表面复合改性,研究了多元助剂对羰基铁粉样品表面改性后的微观结构及电磁参量的影响。结果表明,多元助剂的使用使羰基铁粉表面形成了一层致密的有机绝缘薄膜,能有效降低羰基铁粉的复介电常数,增加复磁导率虚部,提高吸波材料的电磁匹配性能,改善吸收剂的低频吸收效果。根据传输线理论计算吸波材料的反射损耗(Reflection loss,RL),在厚度为2mm时,三元助剂改性羰基铁粉的反射损耗峰值在2GHz附近达到-15dB,在RL-10dB的有效吸收频宽为1GHz(1.6~2.6GHz),具有较好的雷达波低频吸波性能。     

膨胀石墨基纳米镍、铁、钴化学镀制备复合吸波材料

为了获得薄、轻、宽、强等性能理想的吸波材料,采用化学镀的方法在膨胀石墨表面镀覆纳米镍、镍钴、镍铁钴,制备了复合吸波材料.SEM和EDs分析证实,膨胀石墨表面镍层、镍钴层、镍铁钴层的镀覆厚度约为70～150 nm.采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了复合吸波材料在2～18 GHz内的复介电常数(ε=ε'-jε")和复磁导率(μ=μ'-jμ").用吸收屏理论公式计算了反射率损耗(R.L)、匹配频段(fm)及匹配厚度(dm).结果表明,当dm=0.3 mm时,镀覆镍铁钴层的复合吸波材料最低的反射损耗达-28 dB,对应的fm=13.5 GHz,R>L<-10 dB时频宽达7.5 GHz.本法制备的复合吸波材料符合"轻、薄、宽、强"的现代要求.     

双层结构型吸波复合材料的制备与吸波性能研究

依据传输线理论和阻抗匹配原则,设计并制备了一种以磁性金属微粉为面层、多壁碳纳米管为底层、玻璃纤维布为环氧树脂基体增强体的低频段双层结构型吸波复合材料。采用透射电镜和扫描电镜对多壁碳纳米管和磁性金属微粉的微观形貌进行了表征,采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了材料在2～18GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,采用弓形法测试了复合材料在2～8GHz扫频范围内的反射率特性。研究表明,该双层结构型吸波复合材料在低频S波段具有良好的吸波效果,当其匹配厚度为dm=4.0mm时,最大吸收峰在3.08GHz时达到-17dB,反射率小于-10dB的频宽为1.82GHz。     

以中空多孔碳纤维为主体的轻质吸波材料吸波性能研究

根据阻抗匹配原理和电磁波传播规律,以中空多孔聚丙烯腈(PAN)碳纤维为主要吸收剂,分别添加以炭黑、碳纤维和羰基铁粉为吸收剂的匹配层,制备了双层轻质雷达吸波材料,并考察了其吸波性能.结果表明,双层结构设计和不同吸收剂的复合对提高材料的吸波性能起着重要的作用.以羰基铁粉作吸收剂的匹配层比以炭黑和碳纤维作吸收剂的匹配层对提高以中空多孔碳纤维吸波材料的吸波性能更为显著.所制备的材料在厚度为2.90mm,密度为1.28g/cm³时,在4~18GHz频率范围内反射率≤-8dB的带宽为11.42GHz,反射率≤-10dB的带宽为10.90GHz.     

MnO2/CB/环氧树脂双层复合材料的吸波性能研究

为改善吸波材料对入射电磁波的阻抗匹配性能,采用不同吸收剂设计并制备了具有阻抗渐变结构的双层吸波材料,匹配层中引入二氧化锰或炭黑为填料,吸收层采用炭黑为填料,通过改变吸收剂含量和类型首次设计了9种双层匹配方案.实验结果表明,当匹配层吸收剂为10%的二氧化锰,吸收层吸收剂为30%的炭黑时,双层复合材料的电磁波吸收性能为最佳,特别是当匹配层的厚度为2 mm时,其吸收性能在8~18 GHz测试频段内的16.8 GHz达到-27.48 dB,优于-10 dB的频带达8.6 GHz,具有一定的工程应用价值.     

Ni0.4Co0.2Zn0.4Fe2O4/BaTiO3纳米纤维双层吸波涂层的微波吸收特性研究

采用静电纺丝法制备了平均直径分别为180 nm和220 nm的BaTiO₃(BTO)和Ni_0.4Co_0.2Zn_0.4Fe₂O₄(NCZFO)纳米纤维, 使用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和矢量网络分析仪(VNA)对纤维的物相结构、表面形貌和微波电磁参数进行了表征, 并根据传输线理论分析评估了以BTO和NCZFO纳米纤维为吸收剂的硅橡胶基单层和双层结构吸波涂层在2~18 GHz范围内的微波吸收性能。结果显示, 由于BTO纳米纤维的介电损耗与NCZFO纳米纤维的磁损耗的有机结合和阻抗匹配特性的改善, 以NCZFO纳米纤维/硅橡胶复合体(S1)为匹配层、BTO纳米纤维/硅橡胶复合体(S2)为吸收层的双层吸波涂层比相应单层吸波涂层表现出更为优异的吸收性能。通过调节匹配层与吸收层的厚度, 在4.9~18 GHz范围内反射损耗可达–20 dB以下; 当吸收层和匹配层的厚度分别为2.3 mm和0.5 mm时, 最小反射损耗位于9.5 GHz达–87.8 dB, 低于–20 dB的吸收带宽为5 GHz。优化设计的NCZFO/BTO纳米纤维双层吸波涂层有望发展成为一种新型的宽频带强吸收吸波材料。     

Microwave absorption properties of double-layer absorbers based on spindle magnetite nanoparticles and flower-like copper sulfide microspheres

In this work, the spindle magnetite nanoparticles (SMNPs) and flower-like copper sulfide microspheres (FCSMSs) were synthesized via hydrothermal method. The structures, chemical composition and morphologies of samples were analyzed and characterized in detail. The microwave absorption properties of single-layer and double-layer absorbers were investigated based on the electromagnetic transmission line theory in the frequency range from 2 to 18 GHz. The results show that the double-layer absorbers consisting of FCSMSs as matching layer and SMNPs as absorbing layer display superior microwave absorbing performance compared to the single-layer ones due to the proper combination of magnetic loss of SMNPs and dielectric loss of FCSMSs, and the improved impedance matching characteristics. When the thicknesses of the absorbing layer and the matching layer are 1.6 and 0.4 mm, respectively, the minimum reflection loss reaches ??74.3 dB at 10.9 GHz, and the efficient absorption bandwidth is up to 5.34 GHz (8.46–13.8 GHz). The optimal SMNPs/FCSMSs double-layer absorbers can become a novel microwave absorption material with strong-absorption and broad-band.     

Effects of Multi-walled Carbon Nanotubes on the Electromagnetic Absorbing Characteristics of Composites Filled with Carbonyl Iron Particles

The electromagnetic(EM) wave absorbing property of silicone rubber filled with carbonyl iron particles(CIPs) and multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs) was examined.Absorbents including MWCNTs and spherical/flaky CIPs were added to silicone rubber using a two-roll mixer.The complex permittivity and complex permeability were measured over the frequency range of 1-18 GHz.The two EM parameters were verified and the uniform dispersion of MWCNTs and CIPs was confirmed by comparing the measured reflection loss(RL) with the calculated one.As the MWCNT weight percent increased,the RL of the spherical CIPs/silicone rubber composites changed insignificantly.It was attributed to the random distribution of spherical CIPs and less content of MWCNTs.On the contrary,for composites filled with flaky CIPs the absorption bandwidth increased at thickness 0.5 mm(RL value lower than-5 dB in 8-18 GHz) and the absorption ratio increased at lower frequency(minimum-35 dB at 3.5 GHz).This effect was attributed to the oriented distribution of flaky CIPs caused by interactions between the two absorbents.Therefore,mixing MWCNTs and flaky CIPs could achieve wider-band and higher-absorption ratio absorbing materials.     

吸收剂含量对结构吸波材料吸波性能的影响

用实验和理论计算研究了碳黑、铁氧体含量对碳纤维毡／环氧树脂结构吸波材料吸收性能的影响。并由此制得了最在吸收率为－１４．９３ｄＢ、吸收率超过－１０ｄＢ的有效带宽接近雷达的整个工作频率区间的较高性能结构吸波材料的厚度为５ｍｍ,密度为１．２２ｇ／ｃｍ＾２３     

Investigation on the broadband electromagnetic wave absorption properties and mechanism of Co<Subscript>3</Subscript>O<Subscript>4</Subscript>-nanosheets/reduced-graphene-oxide composite

A cobaltosic-oxide-nanosheets/reduced-graphene-oxide composite (CoNSs@RGO) was successfully prepared as a light-weight broadband electromagnetic wave absorber.The effects of the sample thickness and amount of composite added to paraffin samples on the absorption properties were thoroughly investigated.Due to the nanosheet-like structure of Co3O4,the surface-to-volume ratio of the wave absorption material was very high,resulting in a large enhancement in the absorption properties.The maximum refection loss of the CoNSs@RGO composite was-45.15 dB for a thickness of 3.6 mm,and the best absorption bandwidth with a reflection loss below-10 dB was 7.14 GHz with a thickness of 2.9 mm.In addition,the peaks of microwave absorption shifted towards the low frequency region with increasing thickness of the absorbing coatings.The mechanism of electromagnetic wave absorption was attributed to impedance matching of CoNSs@RGO as well as the dielectric relaxation and polarization of RGO.Compared to previously reported absorbing materials,CoNSs@RGO showed better performance as a lightweight and highly efficient absorbing material for application in the high frequency band.