羰基铁粉吸波涂层的吸波原理及应用

吸波涂层通常由吸收剂和基体组成。羰基铁粉属于典型的磁介质型吸收剂,由于其具有较宽的吸收频段而引起人们越来越多的关注。吸波涂层的设计与优化就是通过调节吸收剂的成分、体积分数以及吸波涂层的厚度来改善涂层的吸波性能,吸波原理与有效介质理论是进行吸波涂层设计与优化的理论基础。主要介绍了羰基铁粉吸波涂层的吸波机理、吸波涂层优化设计的基本方法,最后简要介绍了几种常见羰基铁粉吸波涂层的应用。     

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.     

水泥基涂层材料吸波性能的研究

研究了石墨粉、羰基铁粉、铁氧体粉与水泥等复合制成的涂层材料的吸波性能,分析了涂层材料吸波性能与石墨粉含量、粒度、涂层表面电阻率的关系.结果表明,石墨粉涂层材料与铁氧体粉、羰基铁粉涂层材料相比有好的吸波效果,石墨粉涂层材料在高频段(9～18GHz)和低频段(2～9GHz)各有1个吸收峰,石墨粉含量为12%(质量分数)、表面电阻率较小时有好的吸波效果,石墨粉粒度影响石墨粉的含量.     

羰基铁粉吸波涂层的优化设计

研究了以羰基铁粉为吸收剂的吸波涂层的轻型化问题.以石蜡为粘合剂,制备了不同羰基铁粉含量的吸波材料,测试了其电磁参数.利用完全枚举法对羰基铁粉吸波涂层进行了优化设计,设计中引入了面密度指标.满足X波段反射率小于-10dB的带宽大于3.9GHz的涂层最小面密度为5.49kg/m2.分层使涂层面密度下降的效果不明显,羰基铁粉吸波涂层宜采用单层形式,增大羰基铁粉在涂层中的含量有利于减轻面密度.     

不同电磁特性吸收剂的多层宽带吸波材料设计

简单有效的材料设计方法是最大程度发挥吸收剂吸波性能的关键。本研究提出了一种将匹配频率分别位于高、中、低频的三种高性能磁性吸波材料进行梯度叠层的设计方法。研究结果表明:利用此设计原理对球形羰基铁粉、片状羰基铁粉和片状FeSiAl合金三种吸收剂进行精确的阻抗渐变设计,充分发挥它们分别对高、中、低频电磁波的高效吸收,从而有效地拓宽了吸收带宽。设计总厚度分别为2.4和1.0mm时,反射损耗-8dB和-4dB以下带宽分别达到2-18GHz和2.2-18GHz,超过现有文献报道的吸波带宽。因此,这种多匹配频率材料阻抗梯度叠层的多层吸波材料设计策略不仅对于提高薄层吸波材料的带宽具有显著效果,而且对于宽带薄层吸波材料的研发具有指导意义。     

添加导电纤维对羰基铁粉吸波性能的影响

本文研究了在羰基铁粉(CIP)吸波涂层中添加导电纤维对涂层的电磁参数和反射率的影响规律.发现导电纤维的添加使磁性金属微粉CIP吸波涂层的介电常数增大,使得吸波涂层的吸收峰向低频移动,有利于改善低频段的吸收效果;利用分块设计的方法可以拓宽吸波材料在全波段(2～18GHz)范围内的吸收频带;同时导电纤维的加入还降低了吸波涂层的面密度.     

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。     

羰基铁粉改性环氧树脂/乙基纤维素微胶囊的吸波性能

以羰基铁粉为吸波剂用溶剂蒸发法制备出环氧树脂/乙基纤维素微胶囊,使用矢量网络分析仪、激光粒度分析仪、ESEM-EDS和FTIR分别表征了微胶囊的吸波性能、粒径分布、颗粒特性以及化学结构。结果表明：羰基铁粉嵌入乙基纤维素中物理结合成微胶囊壁材,羰基铁粉提高了微胶囊的吸波性能。羰基铁粉的粒径越小与电磁波相互作用的面积越大,微胶囊的吸波性能越好。频率为18 GHz时,未掺羰基铁粉的微胶囊电磁波反射损失为-1.63 dB,而掺入粒径为3 μm和0.5 μm羰基铁粉(掺量50%)的微胶囊电磁波反射损失分别为-5.08 dB和-5.44 dB,分别降低了3.45 dB和3.81 dB。掺入粒径为0.5 μm羰基铁粉的微胶囊不团聚,其微观形貌更好。     

涂层与镀层复合雷达波吸收性能研究

以纳米铁酸镍钴铁氧体复合Co粉、羰基铁粉等为吸收剂,并采用化学镀层和涂层方法,进行了单层、双层和三层沣涂层的吸波性能实验研究.结果表明:双层复合涂层的吸波性能较单层涂层在低频段有较大的提高;三层复合涂层的吸波性能优于双层复合涂层,三层复合涂层反射率小于-5dB的频宽为4.5～18GHz,较双层涂层提高5.4GHz.其中,镀镍层对提高吸波性能作用明显.     

隔离器负载用微波吸收材料的性能研究

以羰基铁粉、磷化羰基铁粉、硅烷改性羰基铁粉、铁镍合金粉为吸收剂;以环氧树脂为基体制备复合微波吸收材料。对制备的各种复合材料的体电阻率、击穿强度、磁损耗、吸收损耗进行了测试,并进行了对比分析,研究了不同频段下各因素对吸波性能的影响。结果表明,由磷化和硅烷改性羰基铁粉制备的吸收体的电阻率得到较大程度的提高,达到5.62×10~6Ω·cm以上,在高频段(10～18GHz)的吸收损耗为3.7～7.0dB/mm,击穿强度达700V/mm以上,电阻率的提高使吸波体具有良好的高频特性。片状铁镍合金粉和磷化羰基铁粉复合共掺制备的吸收体在低频段(2～7GHz)具有良好的磁损耗能力,吸收损耗为0.9～4.2dB/mm。     

SiO_2包覆羰基铁的微波吸收性能研究

以硅溶胶为前驱体,快速制备出SiO2包覆羰基铁吸收剂,研究了SiO2包覆对其热性能、电磁和吸波性能的影响。热分析结果表明,SiO2包覆羰基铁的抗氧化性能显著提高。与未包覆羰基铁相比,SiO2包覆羰基铁的介电常数和磁导率都有所下降。反射率结果表明,包覆后羰基铁在X波段内具有较好的吸波效果,当包覆后羰基铁质量分数为70%、涂层厚度为1.8mm时,涂层在8.2～12.4GHz频率范围内的反射率均小于-10dB。     

含碳纳米管微波吸收材料的制备及其微波吸收性能研究

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应制备了碳纳米管,碳纳米管的外径为20-50nm,内径10-30nm,长度50-1000μm.分别以碳纳米管、羰基铁粉、碳纳米管与羰基铁粉的混合物为吸收剂制备了微波吸收材料,研究了上述三种微波吸收材料在2-18GHz的吸波性能,与纯碳纳米管和纯羰基铁粉微波吸收材料相比, 碳纳米管与羰基铁粉复合微波吸收材料在2-18GHz的吸收峰明显向低频移动.在含碳纳米管的微波吸收材料中,碳纳米管作为偶极子在交变电场的作用下,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,瑞利散射效应和界面极化也是含碳纳米管微波吸收材料的主要吸波机理.     

Study on the Carbonyl Iron Powder Based Nano-Composite Radar Wave Absorbing Coatings

With the rapid development of stealth technique, carbonyl iron powder is regarded as an ideal radar absorbing material. In this paper, radar absorbing properties of carbonyl iron powder was investigated by using nano composite and macroscopic multi- layer composite approach. The machine- chemistry composite methods were employed during the experiment to produce nano composite absorbent. Two carbonyl iron powders named HP1, HP2 and nano powder named HP3 were employed. Absorbents were obtained by adding 10% HP3 powder with average size of 28 nm to the HP1 and HP2 carbonyl iron powders by weight respectively. By a series of composite techniques, sample plate with the radar absorbing coating was prepared. Compared with the single coating, the wave absorbing properties were significantly improved. The working band in which the wave reflectivity was less than 5 db was 4.8 ～ 18 GHz with the coating thickness of 1.0 mm. The lowest reflectivity was found to be 12.34 db at 8 GHz. The wave absorbing coating with thin thickness,broadband and strong absorbing properties was obtained.     

羰基铁粉作为微波吸收材料的研究进展

目的 介电损耗低、吸收带宽较窄、密度高等缺点制约着羰基铁粉（Carbonyl Iron Powder,CIP）在吸波领域中的应用。在CIP材料的基础上，使用不同的改性方法，开发“轻、宽、强、薄”的CIP微波吸收材料，实现对微波的高效吸收。方法 综述近年来羰基铁粉作为吸波材料的研究现状，介绍和分析不同改性方法，如形貌改性、涂覆改性、复合改性等对羰基铁复合材料吸波性能的影响。结论 CIP作为微波吸收材料，可以通过不同改性方法来改善缺点，制备的复合材料更符合当下社会对吸波材料的需求，与传统CIP材料相比，CIP复合材料作为微波吸收剂，具有更大的潜力。     

原子层沉积氧化铝包覆羰基铁粉的抗腐蚀性及吸波性能

为了提高羰基铁粉的抗腐蚀能力及改善其电磁性能, 以TMA和H₂O为前驱体, 利用原子层沉积(ALD)方法对羰基铁粉进行表面包覆改性, 在羰基铁粉表面包覆不同厚度的氧化铝。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、综合热分析仪(TGA)、红外光谱(FTIR)和矢量网络分析仪等技术手段系统分析了改性前后羰基铁粉性能指标。结果表明, 通过ALD方法可在羰基铁粉表面生长纳米级别具有良好保型的氧化铝薄膜, 形成了极佳的羰基铁/氧化铝壳层结构复合材料。与原样品相比, 包覆改性后的羰基铁粉热稳定性与抗腐蚀性有极大的提高, 且随着包覆厚度的增加, 抗氧化能力增强, 最大抗氧化温度可超过550℃。同时羰基铁粉包覆氧化铝后, 其介电常数明显减小, 磁导率变化相对较小, 改善了原羰基铁粉的电磁参数与吸波性能。     

羰基铁/环氧有机硅树脂涂层的吸波性能和力学性能研究

采用羰基铁为吸收荆、环氧改性有机硅树脂为基体,制备了羰基铁/树脂基涂层,研究了羰基铁用量对吸波涂层的电磁和力学性能的影响.结果表明,羰基铁经过润湿分散剂处理后,粉体与树脂间的相容性得到改善,从而提高了界面结合力,因此吸波涂层整体的力学性能得到了提高.当羰基铁含量为70%(质量分数,下同)时,复合材料的附着力为22.16MPa,冲击强度大于或等于50kg·cm.采用同轴法测试了涂层材料在2～18GHz频段内的电磁参数,并对羰基铁/环氧有机硅树脂基涂层的反射系数进行了测试,结果表明,吸波涂层的最大吸收峰随吸收剂含量的增加向低频移动.涂层厚度为2mm时,羰基铁含量为65%,涂层的最大反射率在5.12GHz时达到-32.25dB;羰基铁含量为75%,在频率为3.53GHz时材料的反射率达到最大值-36.02dB.     

羰基铁/三元乙丙橡胶复合材料的吸波性能

为了探明吸波材料的厚度、吸收剂的含量与吸波性能之间的关系,以羰基铁为吸收剂、三元乙丙橡胶为基体制备了复合橡胶吸波材料,采用矢量网络分析仪研究了在2.6~18 GHz范围内羰基铁含量和吸波材料厚度对吸波性能的影响,并利用电磁理论分析了吸波材料的吸波性能.对于3 mm吸波材料,当羰基铁体积分数为45%时,在3.5 GHz处其反射率的最小值达-21.7 dB;在羰基铁含量一定的条件下,微波吸收性能与吸波材料的厚度并不成正比关系,当厚度<2 mm时,吸波材料的吸波效果较差;当厚度>2 mm时,随着吸波材料厚度的增加,最大吸收峰的位置向低频移动,并且最大吸收峰的峰值和指定反射率的频率带宽也呈减小的趋势.在相同厚度下,随着羰基铁含量的增加,吸波材料在电磁波吸收峰处的反射率不断减小,而且吸波材料吸收峰的位置也向低频移动;输入阻抗与空气阻抗越接近,吸波材料的吸波性能越好.     

热解炭(PyC)/BN复合粉的制备及其吸波性能

以尿素、硼酸和热解炭(PyC)粉为原料, 利用化学转化法, 在1750℃、N₂气氛下反应6 h, 制备了PyC/BN复合粉。采用XRD、XPS、SEM、DTA/TGA对PyC/BN复合粉的物相组成、化学成分、表面形貌及抗氧化性能进行了表征, 并用矢量网络分析仪测试了PyC/BN复合粉在2~18 GHz频段内的吸波性能。结果表明: 生成的h-BN颗粒在PyC粉表面形成包裹层, 其尺寸为几十至几百纳米。相比于PyC粉, PyC/BN复合粉的抗氧化性能明显提高, 在1200℃时其质量仍剩余50%以上, 而PyC粉在940℃时已被氧化完全。同时, 由于波阻抗增大, 电子位移极化、界面极化、多重散射和λ / 4干涉相消作用, 使得PyC/BN复合粉在相同厚度下(d=2 mm), 其反射率峰值达到-27.2 dB, 反射率小于-10 dB的频宽为2.6 GHz; 且随着厚度的增加, 其反射率峰值均小于-10 dB, 并出现多重吸收峰。PyC/BN复合粉可作为理想的轻质、耐高温、强吸收的吸波剂应用于微波领域。     

镀银羰基铁粉的制备及其性能的研究

用化学镀法,甲醛为还原剂,制备镀银羰基铁粉.用XRD,SEM和EDX对粉体进行表征.用重法测定粉体的抗氧化性能,并以镀银羰基铁粉制备电磁屏蔽材料,检测其在100kHz～1.5GHz的屏蔽效能.结果表明:用该法制备的镀银羰基铁粉能够实现表面银层包覆完整、致密;羰基铁粉镀银后的抗氧化性能得到明显提高;电磁屏蔽材料在100kHz～1.5GHz频率范围内获得优于-32dB的屏蔽效能.