基于有效介质理论的吸波材料性能分析

应用有效介质理论,计算了不同体积比下几种复合吸波剂以及吸波剂与透波体组成的吸波材料的有效电磁参数,并分析了其吸波性能。通过与实验数据的对比,表明这种方法可以很好地预测吸波材料的吸波性能。而且,它可以计算出吸波剂及透波体的最佳配比及材料厚度,这对于设计吸收频带宽、吸收效率高的吸波材料具有一定的参考价值。     

THz波段Metamaterial吸波材料研究现状

Metamaterial是一种新型的人工电磁材料,用Metamaterial制作的吸波材料具有体积小,重量轻,吸收效率高等特点。Metamaterial吸收材料的响应频率取决于其几何结构,可以通过缩比改变其工作频率。本文首先介绍了Metamaterial吸波材料的工作原理,并基于此原理介绍了Metamaterial吸波材料的设计方法,最后对国内外现有的THz波段的Metamaterial吸收材料的研究进行了总结。     

基于连通矩形谐振环结构的双波段左手材料吸波器

提出了一种工作于电磁波平行入射情况下的双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,充分利用电磁超材料的强谐振损耗性质,通过合理设计左手材料的电磁参数,并利用 CST 对其进行结构进行仿真优化,设计出具有较佳吸波效果的吸波器,使其中两个吸收峰位于以 5.41GHz、7.11GHz频段,且吸收率高于同频段的传统碳膜材料吸波器。制备了双波段连通矩形谐振环结构单元左手材料吸波器,并测量其传输特性。实验结果表明,实验与仿真结果一致。该吸波器可作为微波电路的衰减器,取代传统吸波器结构。     

浸渍层厚度对蜂窝吸波性能的影响

研究了浸渍层厚度对双层蜂窝材料吸波性能的影响。结果表明：蜂窝材料的吸波性能不仅与浸渍层的电磁参数有关,还与其厚度有关。随浸渍层厚度的增加,蜂窝材料的吸波性能逐渐增加;厚度达到一定程度后,高频吸波性能增加,而低频吸波性能则降低。     

十字架型超材料吸波特性及机理研究

设计了一种十字架型电磁超材料吸波体,采用CST studio suite 2009 频域求解器提取S 参数进行仿真研究,并计算了其吸波率,在24.65 THz 和35.25 THz 得到两个吸收峰,吸收率分别为0.83 和0.997。改变材料结构尺寸,在7.3 THz 达到完美吸收,吸收率接近于1。将THz 波段的超材料吸波体结构尺寸放大1000 倍,在GHz 波段同样可以达到完美吸收,说明超材料吸波体可通过对结构尺寸调节改变吸收波段。另外研究了这种吸波体的吸收机理,发现吸收主要在第一层的十字架金属单元层,可用于Bolometer 探测器的设计。     

基于电阻膜的超宽带超材料吸波体设计

为满足宽带电磁隐身需求,提出了一种完全覆盖C～Ka波段、部分覆盖S和U波段的超材料吸波体. 吸波体由四层不同方块电阻的方形电阻膜及泡沫介质基板构成,多层电阻膜结构有效地向两侧拓宽了吸收带宽. 为了分析吸波体的电磁吸收机理,建立并分析了该吸波体的精确等效电路模型. 仿真结果表明,在3.16～51.6 GHz(相对带宽为176.9%)工作频带内,对TE和TM波均能实现88%以上的吸收率,并且对入射角度具有稳定性. 制作、加工并测试了超材料吸波体,实测结果与等效电路计算、全波仿真结果均具有较好的一致性,表明该吸波体在电磁隐身领域具有重要的应用价值.     

基于熔融沉积成型的多层石墨烯吸波体的快速制备及其性能

在制备石墨烯/聚乳酸(PLA)复合材料的基础上,利用熔融沉积成型技术快速制备了单层均质样件,研究了石墨烯含量对其电磁参数的影响规律,并基于传输线理论计算分析了其吸波效果;选择石墨烯含量较低的复合材料作为透波层的打印材料,石墨烯含量较高的复合线材作为吸收层和再次吸收层的打印材料,并基于四分之一波长匹配理论确定了吸收层、再次吸收层的匹配厚度范围。设计制造了由不同石墨烯/PLA复合材料组合而成的三层吸波体,测试结果表明:三层吸波体的吸波效果远优于单层均质吸波体,且当选取石墨烯质量分数分别为5%、7%、8%的复合材料作为透波层、吸收层和再次吸收层打印材料时,可以获得最佳的吸收效果,此吸波体在13.3~18GHz频段内的反射率均小于-10dB,在17GHz时有-30dB的最大吸收峰值。     

吸波材料强电磁环境效应研究

以高功率微波电磁脉冲为代表的强电磁环境使得吸波材料的使用环境发生了极大改变,常规吸波材料因其低功率容量已不适用于大功率微波器件。文章综述了吸波材料强电磁环境效应的研究进展以及作者团队在该领域的主要研究成果。分析了吸波材料强电磁环境效应作用原理,采用仿真与实测结合的方式研究了强电磁环境下吸波材料的失效模式。结果表明,强电磁环境下的击穿效应、热效应及非线性效应是导致羰基铁/碳粉填充吸波橡胶失效的主要原因,而吸波超材料的周期结构优化、介质层高导热特性均有利于表面电流分布的均匀性,进而改善强电磁环境效应。最后提出了高功率微波电磁脉冲环境下吸波材料研究发展展望。     

轻量化吸波胶带性能研究

针对传统吸波胶带面密度大、柔韧性差、频带窄且吸收强度弱等缺点，制备了一种新型的轻量化、高吸收的吸波胶带。吸波胶带采用改性环氧树脂作为基体材料，将石墨烯（rGO）引入羰基铁粉（CIP）中，通过r GO的增韧与阻抗匹配性，进一步优化了吸波胶带的柔韧性且增强了其吸波性能。研究了r GO含量、涂层厚度对吸波胶带的电磁参数、吸波性能以及力学性能的影响。此外，通过SEM等微观手段分析了差异存在的原因。实测结果表明，适量添加r GO,可以形成更多的界面，提升并平衡磁损耗与介电损耗，吸波胶带的吸波性能得到有效改善。当r GO添加量为2%、吸波涂层为1.0 mm时，吸波胶带的吸收峰峰值超过-38 dB，断裂伸长率达148.2%，面密度下降4%，有利于吸波胶带朝着更加轻、薄、宽、强的方向发展。     

用遗传算法设计宽带薄层微波吸收材料

针对雷达吸波材料(RAM)的吸收频带宽和厚度薄的优化目标,引入动态跟踪变量约束条件和可动态扩展编码长度等技术,采用基本遗传算法建立了在任意给定的厚度范围内对电磁波的吸收达到特定的反射损耗值有最大合格带宽的多层RAM的优化设计方法.并结合研制的实际吸波材料建立的电磁参数数据库优化设计出了宽带、薄层的涂敷型RAM.用本文建立的优化设计方法可以实现宽带薄层RAM的优化设计.     

UARAC的电磁特性分析

为了解决单轴各向异性吸波涂层(UARAC)的分析和设计中所遇到的反射系数计算问题,从电磁场理论出发,导出了电磁波以任意角入射时UARAC的反射系数公式。同时,给出了计算曲线的例子,通过实例计算分析了UARAC的斜入射特性和电磁波的入射角、极化状态等对UARAC的隐身效果的影响。得到负单轴各向异性吸波涂层(MUARAC)的吸波性能优于正单轴各向异性吸波涂层(PUARAC)的吸波性能及MUARAC的吸波性能主要取决于单轴各向异性吸波材料的横向参数等结论。为UARAC的计算机辅助分析和设计提供了基础。     

多层吸波材料的数值优化设计

在多层的复合吸波材料研究中，为达到薄、轻、宽等设计要求，通常需要采取有效的优化设计。本文基于各层的电磁参数的实测值，构造了合理的目标函数，再用计算机数值计算方法对各层的厚度和整体材料的吸波性能进行优化，从而提高了材料的研究效率。用这种方法指导制备出的多层结构型吸波材料在8-18GHz内反射率均低于-10dB。     

单层雷达吸波涂层电磁参量匹配解析式的推导及其应用

从电磁场理论出发,严格推导了单层雷达吸波涂层的等效表面阻抗公式,得出了单层雷达吸波涂层反射系数的计算公式,在此基础上推导了基底材料为金属体时单层雷达吸波涂层的两条设计原则,得出了电磁参量的匹配解析式,最后讨论了这两条设计原则的应用.     

低散射目标支撑金属支架的外形参数优化

低散射金属支架用于电磁散射测量中的目标支撑,是隐身飞行器设计制造过程中的重要装备。合适的支架外形可以降低自身电磁散射及变形,对于减小测量误差十分重要。通过理论计算、软件仿真、紧缩场测量的方法,从尖劈边缘绕射和行波散射的角度分析了金属支架外形参数对支架散射的影响机理,并考虑了支架变形带来的背景对消误差。在理论分析基础上,通过建立三维参数模型利用FEKO软件优化的方法,获得了工作在C频段和X频段下金属支架的最优散射倾角和截面形状,并比较了其力学变形的优劣,综合考虑散射性能和力学性能得到优化结果。提出了60°的最优倾角和70°的重载目标用倾角,以及一个后部长度占全长26.9%的非对称卵形优化截面,该截面形状可均衡降低支架垂直极化和水平极化方向的电磁散射。给出了倾角变化下尖劈绕射和行波散射变化趋势不同决定了存在优化倾角的结论,和支架前劈夹角和照明区截面长度尽量同时减小的低散射截面设计原则。研究成果对低散射金属支架设计工程化和降低电磁散射测量误差具有重要意义。     

等离子体复合雷达吸波材料的电磁特性

随着现代先进探测技术的不断发展,对隐身技术的要求不断提高.传统的雷达吸波材料隐身技术在6 GHz以上微波频段内有较好的隐身效果,而等离子体隐身技术在低频（6 GHz以下）更易于实现.基于此,文中采用雷达吸波材料和等离子体技术复合,利用同轴网格辉光放电产生等离子体与雷达吸波材料相结合,并进行了隐身性能测试.测试结果表明,复合隐身效果优于单一隐身技术的隐身效果,且通过调节等离子体的放电功率等参数,易于实现隐身效果的控制.本文的研究工作可以为等离子体和雷达吸波材料复合隐身技术相关研究提供一定参考.     

不同形状特征的碳基复合材料吸波性能分析

基于短切碳纤维、碳纳米纤维、石墨烯及炭黑,分析研究碳基复合材料中吸收剂形状比对电磁特性,尤其是吸波性能的影响。采用矢量网络分析仪测试基于不同形状比吸收剂形成碳基复合材料的电磁参数,并且计算出样品理论反射损耗。结果发现,随着频率的增加,碳基复合材料的介电常数逐渐减小;碳纳米纤维样品厚度为2 mm,在8 GHz时反射损耗达到-8 d B;炭黑与石墨烯质量比为1∶1时,在0. 5~12. 8 GHz频段内损耗角正切tanδ随频率的增大而增大且样品厚度为2mm时,其在12~16. 2 GHz反射损耗小于-10 d B,且在12. 8 GHz时反射损耗达到-22. 5 d B。通过对不同形状比吸收剂形成碳基复合材料的电磁参数分析,发现具有一定长径比或较大比表面积的吸收剂复合有利于提升碳基复合材料的吸波性能。     

Surface Reflection Coefficient of Impregnated RAM Honeycomb with Incident Normally Plan Wave to the Side Wall

Impregnated radar absorbing material(RAM) honeycomb is one of the most useful material for fabricating parts of modern war plane by taking advantages of its light weight, highly mechanical strength and highly absorbing characteristics. It may be used to fabricate vertical tail-wing, front edge of wing or the wing of cruiser missile, etc. The RAM used is usually non-magnetic material for lowering the weight. The reflection characteristics of the impregnated RAM honeycomb with its open end a…     

表面等离激元电磁波吸收体研究进展

表面等离激元电磁波吸收体具有新颖的吸波机制、超高的吸收率、超薄的厚度、超小的单元结构、角度不敏感等特点, 使其在太阳电池、紫外防护、光电探测等领域受到广泛关注。文章围绕表面等离激元电磁波吸收体展开综述, 首先根据其吸波特性的不同, 将其分为窄带、多频带及宽带吸收进行概述, 接着详细介绍了窄带、多频带、宽带表面等离激元电磁波吸收体近年的研究进展, 最后对表面等离激元电磁波吸收体的发展前景进行了展望。