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.     

双层雷达波吸收平板吸波特性研究

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。研究了以硫化锑作为匹配层填充物,炭粉作为吸收层填充物的双层吸波体的吸波性能。结果表明:面层硫化锑填充量选定为15%(ω),当底层炭粉填充量为30%(ω)时,试样总厚度为4.0mm,测试频率为8~18GHz,R<-10dB的频宽为7.6GHz,最大吸收峰值在13.8GHz(R=-20.89dB)。当底层炭粉填充量为35%(ω)时,试样总厚度为3.4mm,R<-10dB的频宽为7.2GHz,最大吸收峰值在13.8GHz(R=-15.85dB)。具有一定的工程应用价值。     

多孔层叠宽频吸波材料研究

根据电磁波传输线理论,将传统片状结构吸波材料设计为梯度渐变多孔层叠吸波结构,增加雷达波在涂层中的传输距离和损耗;采用轻质超高导电炭黑和短切碳纤维复合吸收剂技术,将电磁波损耗由吸收剂单一作用扩展到结构/功能填料吸波一体化,吸波材料随厚度的不同可实现在2～18GHz的雷达波反射率-15dB,在26～100GHz的雷达波反射率-20dB,大幅提高材料的宽频吸波性能,为实现雷达隐身材料的"薄、轻、宽、强"提供了新的技术途径。     

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。     

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.     

活性炭纤维/树脂复合吸波材料的研究

研究了活性炭纤维/树脂吸波复合材料的微波吸收特性.实验结果表明:活性炭纤维吸波材料的吸波性能与吸波层中纤维的含量、分布方式密切相关.在本实验条件下吸波层中四个结构层纤维含量(质量分数)分别为0.2%,0.4%,0.6%和0.8%时,材料在4.2～18GHz频率范围内对电磁波有-10dB以下的吸收,7.12GHz时取得最...     

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.     

碳包覆铁/丙烯酸树脂水性纳米复合涂料的制备及电磁波吸收性能

以"壳/核"型碳包覆铁(Fe(C))纳米颗粒为填料、水性丙烯酸树脂为基体,制备了纳米复合电磁波吸收涂料.采用不同含量的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米颗粒改性,提高了纳米颗粒在基体中的分散性.选用吸收剂填充量为25%(质量分数)的涂料,测定了不同厚度涂层的电磁波吸波性能.涂层具有很好的吸波性能,当厚度为5mm时,反射损耗峰值为-17.2dB,吸收带宽为3.2GHz(7～10.2GHz).首次用实验结果证明了传输线理论对铁磁性纳米颗粒吸波性能的模拟结果.     

碳/氧化铝/二氧化硅涂层的介电和吸波性能研究

研究了炭黑或碳纤维填充氧化铝/二氧化硅吸波涂层在X波段范围的介电和吸波性能. 结果表明: 吸波涂层的复介电常数随着炭黑或碳纤维含量的增加而增大. 当吸收剂含量相同时, 填充碳纤维的吸波涂层比填充炭黑的吸波涂层具有更大的复介电常数. 当吸收剂含量大于5wt%时, 吸波涂层的介电常数在低频急剧增加, 且随频率增大而减少, 出现频散效应. 反射率测试结果表明: 吸波涂层的最大吸收峰随涂层厚度的增大向低频移动, 当涂层中炭黑含量为2wt%、厚度为1.8 mm时, 吸波涂层在9.2~12.4 GHz范围内反射率小于-10 dB, 具有较好的吸波效果.     

复合吸波剂填充水泥基材料吸波性能研究

对水泥基掺杂混合吸波剂复合材料的吸收性能进行了研究，在水泥基体中分别填充不同比例的炭黑／二氧化锰、炭黑，铁粉、炭黑／铁氧体并进行吸波性能测试，结果表明试样在2．6～18GHz频段内具有更强的吸收性能，〉10dB的带宽最多可达12．4GHz。并用阻抗匹配和谐振理论解释了吸波剂含量和种类对吸收性能及吸收峰的影响。     

CIP/GF/CF/EP吸波复合材料的制备及力学性能

为制备兼具力学性能和电磁吸收性能的结构型吸波材料,采用真空辅助成型工艺设计制备一种以羰基铁粉(CIP)为吸收剂,玻璃纤维(GF)为透波层,碳纤维(CF)为反射层,环氧树脂(EP)为基体的吸波复合材料。研究了不同质量比CIP/EP对吸波复合材料力学性能和微波吸收性能的影响。通过FTIR和DSC分析可知CIP未与EP发生化学反应。SEM结果表明CIP能够在EP树脂基体中均匀分散,不趋向于纤维表面。力学测试分析结果显示:当CIP/EP质量比达到30%时,CIP/GF/CF/EP复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为347.56MPa,拉伸模量为25.99GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了4.3%和5.7%;弯曲强度为339.6MPa,弯曲模量为23.7GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了18.2%和71.2%。矢量网络分析可知复合吸波板的吸波性能随CIP含量的增加而增加,且吸波损耗反射峰值朝低频段移动。     

碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料吸波性能的研究

考察了碳纳米管的介电常数,磁导率以及碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料的电磁吸波性能.研究结果表明,碳纳米管介电常数值远大于磁导率值,且电损耗远大于磁损耗,说明碳纳米管是一种电损耗型吸波介质.通过弓形法测定了碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料在2～18GHz范围内的电磁波吸收性能,结果表明,复合材料在5～18GHz范围内具有较好的微波吸收性能.     

树脂基Fe纳米粒子及碳纤维复合吸波平板的制备与性能

以Fe纳米粒子(Fe NPs)为吸波剂,偶联剂KH550为表面改性剂,碳纤维(CFs)作为增强及电磁波反射相,环氧树脂(ER)作为基体,制备多种吸波平板并对其综合性能及相关机制进行研究。结果表明:平板的吸波性能随Fe NPs和CFs含量的增加而提高,吸收剂浓度梯度分布有助于形成特定频段的共振吸收;平板对电磁波损耗具有明显的各向异性,表现为CFs垂直电磁波入射方向时性能优于平行情况,当Fe NPs的含量为30%(质量分数,下同),CFs为5.52%,板厚为4.56mm时,最小反射损耗为-26.8dB(4.9GHz);同时,CFs可改善平板的抗弯性能,当Fe NPs为30%时,弯曲强度相比于纯树脂时仅降低了5.81%。     

碳基材料吸波性能研究进展

随着雷达探测技术的迅猛发展和电磁波辐射污染的日益加剧,新型吸波材料的研究和开发成为各国研究的热点。单一吸收剂存在吸波频带窄和吸收强度低等缺点,无法满足新型吸波材料频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强的要求。碳材料具有密度低和吸波性能好等优点,通过与其他吸收剂的双组分、多组分复合,或对复合材料的微观结构进行设计,碳系复合材料表现出优异的吸波性能。简要介绍了吸波材料的工作机理,然后分别从炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯和其他碳系材料等5个方面综述了碳系材料在电磁波吸收中的应用和发展,归纳了碳系材料吸波性能的最新研究进展,最后提出了当前研究中存在的不足并明确了研究方向。     

Heterostructure design of Fe3N alloy/porous carbon nanosheet composites for efficient microwave attenuation

The self-dissipation and attenuation capacity of materials play an important role in realizing efficient electromagnetic absorption,in this case,the roles of macroscopic composition and micro-structure should be emphasized simultaneously in the reasonable design of microwave absorbent.Given that,Fe₃N alloy embedded in two-dimensional porous carbon composites were fabricated via facile sol-gel and sacrificial template methods.Satisfactorily,the magnetic/dielectric materials combination and porous structure introduction are conductive to the optimization of impedance matching property,as result of the enhancement of microwave absorption capacity.In addition,sufficient magnetic loss capacity,strong conductivity as well as polarization attenuation bring about the outstanding microwave absorbing performance with an effective absorption bandwidth of 6.76 GHz and a minimum reflection loss value of-65.6 d B.It is believed that this work not only lay a foundation to achieve microwave response materials in a wide frequency range,but also emphasize the significant role of the component selection and structural design.     

纳米二氧化锰散射截面对炭黑电磁性能的影响

为了改善单一吸收剂对电磁波的吸收性能并有效拓宽吸收频段,采用纳米二氧化锰掺杂炭黑制备了一种新型的复合吸收剂,并对吸收剂的TEM颗粒形貌,介电特性和微波吸收性能进行了研究.结果表明:炭黑属于电阻型损耗介质,主要呈球形多孔状;二氧化锰属于介电损耗介质,其特殊的条形片状结构增加了电磁波在基体内的散射截面和反射次数,从而增大了复合吸收剂的消光截面,改善了炭黑的微波吸收性能.     

Co含量对轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维吸波性能的影响

采用静电纺丝法结合热处理制备了一种可应用于2~18 GHz频段的高性能轻质微波吸收剂C/Co纳米纤维, 详细研究了金属Co含量对纳米纤维的电磁特性及微波吸收性能的影响。相对于纯碳纳米纤维, C/Co纳米纤维的微波吸收性能得到显著加强, 其主要吸波机制仍是介电损耗。随着Co含量的增加, C/Co纳米纤维的电磁衰减能力逐渐下降, 而微波吸收却先增强后减弱, 含37.8wt% Co的C/Co-5纳米纤维因金属Co粒子和纳米碳纤维的良好结合与协同效应, 以及纤维中特殊的Co粒子@石墨核壳结构所带来的良好阻抗匹配与足够高的电磁衰减能力而表现出最好的吸波性能。模拟计算结果表明, 涂层厚度在1.1~5.0 mm间变化时, 填充5wt% C/Co-5纳米纤维的硅胶吸波涂层的反射损耗(RL)值超过-20 dB的频率范围在3.2~18 GHz, 最小RL值达到-78.8 dB, 其中当涂层厚度仅为1.5 mm时, RL值低于-20 dB的吸收带宽可达6.0 GHz (12~18 GHz)。C/Co纳米纤维优异的微波吸收性能表明, 这些磁性碳杂化纳米纤维有望成为一种极具应用前景的新型吸波材料。     

蜂窝状三维整体机织结构型吸波复合材料的设计、制备与性能

为了解决蜂窝夹层结构材料的开裂和分层问题,以玄武岩纤维长丝纱和碳纤维长丝纱为原料,在普通织机上,经合理设计,织造了顶层为透波层、中间层为吸波层和底面为反射层的蜂窝状三维整体机织结构型吸波织物;其次,以蜂窝状三维整体机织结构型吸波织物为增强体,双酚A型环氧树脂为基体,羰基铁粉(CIP)和炭黑(CB)为吸波剂,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺,制备了不同结构参数的蜂窝状三维整体机织结构型吸波复合材料;最后,采用矢量网络分析仪和万能试验机分别对蜂窝状三维整体机织结构型吸波复合材料的吸波性能和力学性能进行研究。研究表明,其有良好的整体性能,兼具吸波和承载能力。