新型吸波碳纤维的研究进展

碳纤维吸波材料是一类多功能复合材料,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能,是一种非常有发展前途的吸波材料.分别详细介绍了螺旋碳纤维、改性碳纤维、异形碳纤维和纳米碳纤维等新型碳纤维的制备、吸波机理及吸波性能,并对其最新研究现状进行了评述.     

异形截面碳纤维复合材料的吸波性能

为了研究异形截面碳纤维复合材料的吸波性能,采用SEM、XRD及XPS等测试技术,对异形截面聚丙烯腈基碳纤维(ICF)和T300碳纤维的表面形貌、组织结构及化学组成进行了研究。结果标明：ICF的截面形状成近似正三角形,截面异形度为13.16%;与树脂基体可以形成较强的界面作用;其力学性能与T300接近,可作为结构材料的增强体使用。分别采用四电极法、网络法和雷达散射截面(RCS)法研究了2种纤维增强的复合材料的电磁性能和吸波性能。结果表明：ICF的电阻率比T300大;在高频电磁波作用下,ICF复合材料的介电常数虚部(ε″)及损耗角正切(tanδ)均比T300复合材料大;其复合材料对频率在16 GHz左右的电磁波的反射率为- 8 dB。通过研究,异形截面碳纤维复合材料同时具有承载和吸波的作用,将是一种有前途的结构吸波材料。     

手性吸波材料研究进展

手性吸波材料是近年来发展起来具有良好吸波性能的隐身材料,它具有手性参数可调、吸波频带宽等优点。通过对材料手性参数的调整,可以达到预期吸波效果,使吸波材料的制作更具有针对性。对手性吸波材料的吸波机理进行了阐述,综述了3种常见的手性吸波材料——金属手性微体、螺旋炭纤维和手性导电高聚物的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

螺旋形碳纤维结构吸波材料的制备及其吸波性能研究

用基板法以乙炔为碳源,镍板为催化剂,PCl3为助催化剂,通过化学气相沉积制备了螺旋形碳纤维手性吸收剂,并研究了其在2～18GHz的微波电磁特性:具有较高的介电损耗,电磁参数随频率的增大有减小的趋势,有利于实现宽频吸波。以螺旋形碳纤维作为吸收剂制备了Nomex蜂窝夹芯结构吸波材料,复合材料的厚度为9.5mm时,在3.76～18GHz反射率R<-10dB,反射率<-10dB的频宽为14.24GHz;最大吸收峰在10.4GHz,反射率R为-21.62dB。探讨了螺旋形碳纤维的吸波机理,螺旋形碳纤维是一种非常有发展前景的手性吸收剂和吸波材料。     

纳米吸波材料研究进展

论述了纳米吸波材料种类、纳米吸波特性以及吸波原理,分别对纳米铁氧体吸波材料、金属纳米吸波材料、纳米氧化物吸波材料、纳米导电聚合物吸收剂以及纳米陶瓷吸波材料等材料吸波特性以及应用研究进展进行了重点分析和讨论,指出了具有宽频吸收的结构型纳米吸波复合材料是未来研究的重点和优先发展的方向。     

螺旋形炭纤维的吸波性能

通过气相催化裂解法分别制得了螺径约为4μm、螺距为0.5μm～0.8μm的炭纤维（简称为coils-A）和螺径为20μm左右、螺距为1μm～4μm的炭纤维（简称为coils-B）.以coils-A和coils-B为掺杂体与石蜡制成复合材料在8.2 GHz～124 GHz范围内通过反射传输系统测量其电磁参数,结果表明该等微米级螺旋形炭纤维磁损耗为零,其中coils-B的介电参数的虚部及其损耗正切值tanδε较coils-A的高.分别以coils-A和coils-B为手性掺杂体制得填充有手性材料的夹芯蜂窝板复合材料,研究发现coils-A的吸波效果较好,在10 GHz～15 GHz的范围内对电磁波的反射衰减量大于10 dB,在4.6 GHz～18 GHz 的范围内对电磁波的反射衰减量均大于5 dB,在12.4 GHz时最大的反射衰减量为18 dB,其结果与藉由电磁参数所预测的结果相反.经计算,coils-A的手性参数ξ较大.因此,手性参数ξ对于提高吸波性能的影响大于介电参数ε的影响.     

结构吸波纤维及其复合材料的研究进展

结构吸波纤维及其复合材料具有吸波性能好、质量轻、可承载等优点,已成为结构吸波材料的重要发展方向,对隐身武器的设计和制造具有重要意义.综述了结构吸波纤维及其复合材料的最新研究成果,探讨了碳纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维增强吸波材料以及几种其它类型的结构型吸波材料,展望了结构吸波纤维及其复合材料的发展趋势.     

具有雷达吸波功能的碳化硅纤维的制备

以聚碳硅烷为原料,通过熔融纺丝、不熔化处理和烧成、制备出异形截面碳化硅纤维,这种纤维与环氧树脂复合成结构吸波材料,具有良好的雷达吸波性能。     

含电路模拟结构吸波复合材料

研究了电路模拟结构材质、电路模拟结构尺寸、介质层电磁参数等对电阻渐变型和"陷阱"式结构吸波复合材料的吸波性能和力学性能的影响。结果表明:通过合理的结构设计,在其它条件相同的情况下含电路模拟结构电阻渐变吸波复合材料的吸波性能在8~18 GHz范围内有3~5 dB的提高;含电路模拟结构"陷阱"式吸波复合材料在厚度≤4 mm条件下,实现了吸波性能在8~18 GHz频率范围内吸收率≥12 dB。在提高吸波复合材料吸波性能的同时,电路模拟结构的引入使复合材料力学性能有一定的提高,有利于实现吸波复合材料的吸波/承载一体化。      

结构吸波复合材料的吸波性能

本文制备了以石墨粉为添加剂的结构吸波复合材料,研究了吸波剂含量和材料厚度对材料吸波性能的影响并分析了其相关机理。结果表明:随着石墨粉含量、材料厚度的增加,复合材料的最大吸收峰均向低频方向移动,实验试样中最大反射率可达-16.8dB,有效带宽约3GHz,具有一定的工程实用价值。复合材料的吸波性能与石墨粉含量、材料厚度密切相关,含量、厚度引起材料的电磁参数发生改变,进而导致吸波性能发生变化,电磁参数与吸波性能的规律有待进一步深入探讨。     

碳纤维(碳毡)/树脂复合吸波材料的研究

分别研究了平铺排布的碳毡和单向排布的碳纤维类吸波复合材料的微波吸收特性。结果表明:单向排布的聚丙烯腈基碳纤维的吸波性能与纤维的排布间距和纤维含量密切相关。本实验条件下可获得有效带宽大于3 GHz,10 dB以下的反射衰减。平铺排布碳毡的吸波性能随碳毡含量的影响较大,含量0.27 wt%时,在8 GHz~18 GHz 频段获得90 %以上的吸收率。     

电子束固化复合材料界面

电子束固化复合材料界面粘结性能较低是急待解决的问题。利用阳极氧化技术和偶联剂涂层对碳纤维表面进行处理。处理前后的碳纤维表面性能利用SEM、XPS和接触角测试方法进行分析,通过层间剪切强度表征电子束固化复合材料界面粘结性能,并且与热固化复合材料进行对比。结果表明: 当碳纤维在酸性电解液中进行阳极氧化时,有利于提高电子束固化复合材料界面粘合性能,在碱性电解液中进行阳极氧化时, 则导致较低界面粘接性能。阳极氧化与偶联剂双重增效作用能够提高电子束固化复合材料界面粘合性能。     

碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性研究

本文研究了用电沉积法制备的碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性。研究结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的耐磨性主要与摩擦副间维持连续有效碳膜时间的长短有关,该时间取决于碳毡纤维的体积分数。在油润滑条件下,碳毡/铜复合材料的耐磨性与复合材料的硬度及纤维弯曲和破断所消耗能量的多少有关。在这两种条件下,复合材料的耐磨性均明显优于常用耐磨铜合金ZQSn6-6-3.     

聚乙烯/炭黑/碳纤维复合材料阻温特性

研究了碳纤维对聚乙烯/炭黑复合材料阻温特性的影响,并对导电机理做初步的探讨。由于碳纤维远程导电效应的存在,随着碳纤维含量的增加,复合材料PTC强度增加,PTC转变区域变窄,PTC转变温度移向高温,还有助于提高复合材料的电性能稳定性。      

碳纤维增强水泥复合材料的电导性能及其应用

研究了碳纤维增强水泥复合材料的电导性能, 用扫描电子显微镜(SEM ) 观察了材料产生电导渗流时的显微结构, 讨论了纤维掺量和纤维长度对电导性能的影响以及受载过程中材料电导率的变化规律。结果表明, 适当控制碳纤维的尺寸、含量, 可以明显提高材料的电导性能; 材料结构中存在电导渗流现象, 渗流阈值随受载过程而变化; 碳纤维增强水泥复合材料能够作为本征机敏材料, 反应试件受载时的应力应变关系。     

沥青基碳纤维及其混杂纤维增强尼龙1010复合材料结构与性能的研究

本工作研究了通用型沥青基碳纤维、玻璃纤维及它们的混杂纤维增强尼龙1010复合材料的结构与性能,并与相应的聚丙烯腈基碳纤维及其混杂纤维复合材料的性能作了系统的比较.实验结果表明,随短纤维含量的增加,复合材料的模量和强度线性增加,当纤维含量达到一定临界值时,其强度有所下降.聚丙烯腈基碳纤维增强尼龙1010复合材料比相应的沥青基碳纤维复合材料具有较好的力学性能,但后者通过与高强度玻璃纤维混杂增强,可提高其力学性能.本工作还研究了这些复合材料的断裂特征和它们的混杂效应.     

炭纤维增强聚合物复合材料骨折内固定板的研究进展

综述了用于骨折内固定板的炭纤维增强聚合物复合材料（包括可吸收和不可吸收的基体）的最新研究进展,重点介绍了炭纤维增强聚合物复合材料的力学性能和生物相容性,另外,还介绍了炭纤维的生物相容性和可吸收性。     

超高模量聚乙烯纤维复合材料的制备与性能研究

研制了用于UHMPE纤维表面处理的连续化学处理装置.将经过处理的UHMPE纤维与环氧树脂体系制备成复合材料.用复合材料的短梁剪切强度评价纤维处理效果.测定了复合材料的压缩性能、弯曲性能和冲击性能(包括平面冲击、缺口与非缺口冲击).结果表明,UHMPE纤维复合材料的韧性极好,虽然其刚度较低,压缩强度与弯曲强度较差.这种复合材料的失效模式主要是纤维与基体的脱粘、分层、纤维屈曲和大变形,而不是纤维的断裂.     

炭纤维增强明胶复合材料的性能研究

制备了不同形式炭纤维增强的明胶复合材料,对不同复合材料的力学性能进行了测量与分析,并对复合材料的拉伸断口进行了观察,研究表明,长炭纤维增强明胶（CL/Gel)复合材料具有最高的拉伸强度,剪切强度和模量,而炭纤维毡增强明胶（CF/Gel)复合材料因内部存在较多的孔隙使其力学性能最差,因此,炭纤维毡不能用于增强明胶材料,由于纺织炭纤维布增强明胶（Cw/Gel)复合材料的纤维维束内亦有孔隙,炭纤维布的增强效果不及长炭纤维。     

碳纤维的表面处理

本文综述了碳纤维的表面结构与性能 ,介绍了两种通用的碳纤维表面处理方法 :电化学氧化法和等离子氧化法 ;同时也总结了碳纤维表面处理对提高碳纤维 /树脂复合材料界面的粘接机理。