掺杂 TiO2水泥的吸波性能与力学性能研究

研究了纳米吸波材料与硅酸盐水泥复合材料的吸波性能和力学性能,讨论并分析了纳米氧化钛的用量、分散方式、试样厚度对电磁波反射衰减的关系和纳米氧化钛对水泥基复合材料的力学性能影响。实验结果表明：在8-18GHz频率范围内,纳米氧化钛与水泥制成的复合材料的反射率均小于-7dB,在16．24GHz时其反射率达-16．34(m,反射率小于-10dB的带宽达4．5GHz,且其力学性能明显优于水泥净浆。     

铁氧体与水泥复合吸波材料的研究

以碳酸锰、氧化锌和氧化铁为原料,经球磨、煅烧得到锰-锌铁氧体,然后与水泥复合制得水泥基复合吸波材料,研究铁氧体吸波剂掺量、胶凝材料品种和试样表面形状对复合材料吸波性能的影响及其力学性能.结果表明:铁氧体在水泥材料中较稳定,其用量和复合材料的表面形状对吸波性能均有较大程度的影响;在8～12.5GHz频率范围内,掺35%铁氧体的水泥基复合材料的反射率基本上都＜-6dB,而粗糙面试样的反射率均＜-7dB,最小反射率达-10.5dB;其28d强度与纯水泥样品相比约有下降.     

Fe2O3质量分数对粉煤灰颗粒电磁特性的影响

为研究Fe2O3质量分数对粉煤灰颗粒电磁特性的影响,采用高铁粉煤灰颗粒进行试验,通过不同工艺措施改变粉煤灰颗粒Fe2O3质量分数,测试了复合高铁粉煤灰水泥浆体的吸波性能.结果表明,高铁粉煤灰颗粒是电磁波有效损耗介质,是以介电损耗型为主的吸波剂;高铁粉煤灰颗粒介电损耗与磁性氧化铁的质量分数具有较明显的内在相关性;磨细磁选、分级技术可有效改善粉煤灰颗粒的吸波能力;高铁粉煤灰水泥基复合材料具有明显的吸波性能,在12.5～18GHz波段,反射率R<-5dB,最小反射率达-9.88dB,但复合材料的吸波性能与颗粒电磁特性规律有所不同.高铁粉煤灰在吸波建筑材料中具有应用前景.     

纳米表面改性纤维增强树脂基复合材料吸波性能及机理研究

用MEVVA源离子注入法对增强纤维进行表面处理,形成纳米表面改性层,用表面纳米改性的纤维制作树脂基复合材料,并对纳米表面改性纤维增强树脂基复合材料的电磁学性能和吸波特性进行研究,研究表明:对增强纤维进行纳米表面改性,可以有效改善纤维增强树脂基复合材料的吸波性能,用纳米表面改性法制备的纤维增强树脂基复合材料在8～18GHz内,反射率为-(2.6～6.1)dB,吸波曲线具有宽频带吸波特征,材料的质量增量趋近于0.     

聚苯胺纳米纤维/锂锌铁氧体复合吸波材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备锂锌铁氧体(Li_0.435Zn_0.195Fe_2.37O₄,LZFO),界面聚合法制备纯聚苯胺(PANI)和PANI纳米纤维/LZFO复合材料。通过SEM、XRD、FTIR和矢量网络分析(PNA)等对材料的物相、结构和吸波性能进行了表征和分析。结果表明:制备出的样品分别为PANI、LZFO和不同配比的PANI纳米纤维/LZFO复合材料。在2~18 GHz范围内,PANI纳米纤维/LZFO复合材料的电磁波反射率<-10 dB的波段有2个,吸波性能较纯PANI和LZFO有了很大提高,并且拓宽了吸波频带,当PANI纳米纤维/LZFO复合材料中PANI纳米纤维的质量分数为10%,其综合吸波性能最佳,电磁波反射率<-10 dB的波段分别为2.5~5.5 GHz波段和14.5~16.5 GHz波段,最大吸收峰可达到-33.8 dB。而PANI和LZFO在电磁波反射率<-10 dB的波段只有1个。因此通过PANI纳米纤维接枝铁氧体,可调节电磁参数,提高材料的吸波性能。      

高铁粉煤灰对水泥基材料吸波特性的影响

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)分析粉煤灰中铁组分矿物组成和分布形态,对高铁粉煤灰颗粒电磁参数及复合高铁粉煤灰水泥浆体的吸波性能进行了试验研究.结果表明,粉煤灰中富集在球形颗粒表面的各种微细氧化铁晶体,是高铁粉煤灰产生电磁损耗的物质基础;高铁粉煤灰颗粒具有较高的介电常数和一定的磁导率,是以介电损耗型为主的电磁波有效损耗介质;高铁粉煤灰水泥基复合材料在2～8GHz波段范围内具有吸波性能,其最小反射率为-13.01dB,同时吸波能力可能与材料电导率有关.     

聚苯硫醚结构功能一体化纳米复合材料的研制

探索性的运用机械共混法制备了兼具较好力学性能和吸波功能的聚苯硫醚(PPS)基纳米复合材料.掺加刚性纳米粒子后,PPS的韧性明显改善,稀土/PPS试样在悬臂粱无缺口冲击试验中出现冲不断现象.稀土C/铁氧体M/PPS纳米复合材料在14.5～15GHz之间有最大吸收峰为-2.25dB,在13.6～15.7GHz之间的反射率低于-2.0dB.     

掺天然磁铁矿水泥基复合材料电磁波吸收性能研究

以天然磁铁矿粉为低成本吸收剂制备了水泥基吸波材料,采用矩形波导法测试了不同磁铁矿掺量试样的复介电常数与复磁导率,并基于传输线与阻抗理论计算了试样的反射率。结果表明,掺天然磁铁矿水泥复合材料在8.2~12.4GHz频率范围内具有较高的电磁参数,表现出明显的电损耗与磁损耗。磁铁矿水泥复合材料存在2.5和8.5 mm两个匹配厚度。随磁铁矿掺量的增加,吸收峰向低频方向移动。当试样厚度为2.5mm时,磁铁矿掺量15%时,复合材料吸波性能最好,吸收峰值达到-14.8dB,反射率低于-10dB的频带达到2.1 GHz,而试样厚度为8.5mm时吸收峰值较低,但是吸收频带较窄。     

吸收剂颗粒界面效应对电磁波吸收性能影响的理论研究

针对含夹杂颗粒的电磁吸波复合材料,探讨了颗粒界面对电磁波吸波性能的影响.首先给出了表征电磁波吸收层吸波性能的场强反射率及其功率反射率的计算公式,在此基础上结合颗粒夹杂复合吸波材料含界面效应的等效介电常数和等效磁导率的预测公式与电磁波吸波层的功率反射率的基本理论,给出了电磁波吸收层的功率反射率与颗粒尺寸,以及颗粒界面效应之间的关系.进而从数值角度展示了颗粒界面效应与电磁波吸收的最佳频率和电磁波吸收层厚度的影响,以及颗粒界面对电磁波功率反射率的尺度效应等.分析结果表明,当电磁波吸收剂的颗粒尺寸较小时,颗粒界面效应对电磁波功率反射率的影响是明显的.     

铜镀层复合材料的吸波性能

以2种织物材料为基材,采用化学镀铜的方法,进行铜镀层和吸波涂层复合材料的试验研究。分析了铜镀层的成分结构、织物种类、叠层顺序等因素对复合材料在9. 35 GHz下反射率的影响规律,并探讨了铜镀层对吸波特性的影响机制。研究表明,对于织物基材先涂敷吸波涂层再化学镀铜的复合结构,与未氧化的铜镀层相比,空气中氧化8天的铜镀层使无纺布吸波复合材料的反射率峰值由 - 11 dB降低至 - 13. 2 dB。对于织物基材先化学镀铜再涂敷吸波涂层的复合结构,40℃ 镀铜与常温镀铜相比,在反射率曲线峰值接近的情况下,吸波材料总厚度下降了约 1. 4 mm,说明铜镀层可用于改进吸波材料的微波吸收效果。      

Study on the Electromagnetic Interference of CFRC Composites by Reflectivity

The influence of dispersion of carbon fibers in carbon-fiber-reinforced cement-based composites （CFRC） on the mechanical properties of the composites was discussed. The microstructure of the fracture surface of the CFRC samples was observed with a scanning electron microscope （SEM）. The electromagnetic interference （EMI） was evaluated indirectly by reflectivity in the Naval Research Laboratory （NRL） testing system. The reflectivity of the electromagnetic radiation by the composites was measured in the frequency range of 8.0- 18.2 GHz for different carbon fiber contents of 0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%, and 1.0% （in wt pct）, respectively. The results showed that the reflectivity decreased with the growing fiber content till the percentage of 0.6%. The minimum reflectivity was -23 dB, far less than -10 dB, and the composites were strong wave absorbers. After this percentage, the curve increased abruptly as the fiber content proceeded. The electromagnetic waves were gradually reflected. When the fiber content reached 1.0% finally, the maximum reflectivity -7.5 dB appeared and there was stronger reflection. The shielding mechanism includes mainly reflection, absorption, and multiple reflections.     

玻璃包覆铁基微丝的微波电磁特性

本文研究了玻璃包覆非晶微丝FeCoMnSiB在微波频段的电磁特性用x射线衍射技术分析了退火前微丝和不同温度退火后微丝的组织结构分析结果表明，铁基微丝在退火前的组织是由纳米晶和非晶混合组成的，经过465～550℃等温退火1h后，微丝内部组织和电磁特性都发生了改变．把退火前和经过不同温度退火处理过的微丝按一定配比分别散乱混合在石蜡基体里制成同轴样品，采用矢量网络分析仪测试微丝在2GHz到18GHz频段的复介电常数和复磁导率，同时模拟计算不同厚度单层吸波涂层的反射吸收率．由退火前微丝填充组成的涂层中，最小反射率可达一30dB；当微丝经过490℃等温退火后，不同厚度涂层的反射率曲线出现了不止一个吸收峰，而且有的曲线上的吸收峰同时都小于-10dB，吸波的频率范围变宽．结果表明，玻璃包覆铁基微丝可作为电磁损耗材料，具有良好的微波吸收特性．     

Microwave absorbing properties of double-layer cementitious composites containing Mn–Zn ferrite

Double-layer cementitious composites filled with Mn–Zn ferrite as microwave absorbers were designed based on the impedance matching theory and electromagnetic wave propagation laws. The results showed that the addition of silica fume can improve the impedance matching between the cementitious composites and free space. Comparing with the single-layer structure, the reflectivity of the double-layer cementitious plates can decrease by 6–8 dB and decrease by 15 dB maximum with 30 wt.% ferrite; in addition, the reflectivity of electromagnetic wave is lower than 10 dB in the frequency range of 11.4–18 GHz. These composites can be potentially used as electromagnetic interference (EMI) materials for buildings.     

掺铁氧体和石墨水泥基复合材料吸收电磁波性能

研究了添加铁氧体和石墨水泥基复合材料(F/G/C)的吸波性能。通过改变铁氧体、 石墨的配比, 分析了影响该材料电磁吸收效能的主要因素, 并探讨了其影响机制。结果表明: 石墨添加量20 vol%时材料出现逾渗现象, 逾渗区内介电损耗有较大值; 0.5~4 GHz范围内影响吸收深度的最主要因素是石墨, 影响吸收宽度的最主要因素是铁氧体, 最佳水平组合为20 wt% 60 μm铁氧体、 10 wt% 250 μm铁氧体、 30 vol%石墨, 吸收深度可达-32 dB且明显优于单组分复合; 吸收主要机制是磁损耗, 石墨的加入改善了材料空间波阻抗。      

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。     

石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能

采用直流电弧放电法制备高结晶性石墨烯, 利用乙醇助溶分散法得到石墨烯/聚苯胺电磁屏蔽复合材料, 研究不同掺杂比例的石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能。拉曼光谱分析表明: 由于石墨烯与聚苯胺之间的相互作用, 复合材料中聚苯胺特征峰比纯聚苯胺特征峰稍弱或向低频方向移动。复合物的电导率随石墨烯掺杂量的增加而增大, 当掺杂质量分数为25%时, 其电导率达到19.4 S/cm, 接近纯石墨烯电导率(20.1 S/cm)。频率为2~18 GHz时, 复合材料的电磁屏蔽效能随着石墨烯掺杂量和频率的增大而增强; 当石墨烯掺杂质量分数为25%时, 总屏蔽效能在2~18 GHz范围内由19.8 dB增至34.2 dB, 增加了约42%, 其中吸收部分占总屏蔽效能的比例为66%~81%, 这表明石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性质是以电磁波吸收为主; 同时也说明了拥有特殊结构与特性的石墨烯是一种较好的聚苯胺填料, 在微波屏蔽与微波吸收领域将会有广阔的应用前景。     

碳纳米管/平面各向异性羰基铁复合材料的液相共混法制备及其电磁性能

采用机械球磨法制备了平面各向异性羰基铁（Planar Anisotropic Carbonyl Iron,PACI）,然后通过液相共混法制备了碳纳米管（CNTs）/PACI复合材料。采用同轴法测定CNTs/PACI复合材料在2~18 GHz频段内的复介电常数和复磁导率,研究了CNTs掺杂量对复合材料电磁性能的影响。结果表明：CNTs/PACI复合材料相对于PACI具有更高的复介电常数和衰减常数,随着CNTs质量分数的提高,复合材料的复介电常数和衰减常数逐渐增大,特征阻抗则逐渐减小。CNTs掺杂能够有效提高CNTs/PACI复合材料的吸波性能,通过调整厚度和CNTs掺杂量可以对复合材料的吸波性能进行有效调控。厚度为1.2 mm、CNTs质量分数为2wt%和厚度为1.6 mm、CNTs质量分数为0.5wt%的CNTs/PACI复合材料在Ku波段（12~18 GHz）的反射率均小于-10 dB;厚度为2.0 mm、CNTs质量分数为0.5wt%和1wt%的复合材料反射率小于-10 dB的频带宽分别为5.28 GHz（8.24~13.52 GHz）和5.04 GHz（7.52~12.56 GHz）,覆盖整个X波段（8~12 GHz）。     

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。