炭黑/羰基铁粉环氧基吸波复合材料的制备及电磁性能和力学性能

针对吸波材料存在的涂层大面积脱落和结构件承重不足导致材料吸波性能和力学性能急剧下降的问题,设计开发兼具优异吸波性能和力学性能的复合吸波材料。采用炭黑(CB)和羰基铁粉(CIP)作为复合吸波剂与环氧树脂(EP)复合制备复合吸波材料。利用单因素试验分析材料电磁性能,探究各组分质量比对材料吸波性能的影响,采用响应面试验分析了材料力学性能。建立高斯方程模型和多元回归方程模型,协同设计出CB/CIP环氧基复合材料各组分最佳质量分数比：CB、CIP、EP质量分数比为1%∶45%∶54%。模拟与实际具有一致性,为吸波材料的协同设计提供了可行性方案。     

多层吸波材料的计算机辅助优化设计

介绍了一种用于多层吸波材料设计的计算机辅助优化系统。该系统可以对入射电磁波进行跟踪计算,并借助于单纯形法对计算结果进行自动优化,从而实现了对多层吸波材料的参数优选、分层组配和性能预报。利用本系统还可以实现吸波材料的三维设计,分析各介质层电磁参数对吸收率的影响。     

形貌对羰基铁/Fe-Si-Cr复合材料吸波性能的影响

为有效提升吸波材料的电磁吸收强度和有效吸收带宽,采用球磨法对球状Fe-Si-Cr进行扁平化处理,通过机械共混法将不同形貌Fe-Si-Cr和羰基铁粉(Carbonyl iron powder, CIP)复合,研究不同质量比对复合材料电磁参数和微波吸收性能的影响。实验结果表明,大长径比可以提高材料的介电常数和磁导率,并使反射率峰值向低频移动。片状Fe-Si-Cr和CIP的低频吸波性能优于球形粒子。实验制备的复合材料中,样品I的最大反射损耗为-45.92 dB,有效吸收带宽为1.5 GHz。样品L的最大反射损耗为-22.11 dB,有效吸收带宽大于6.2 GHz。吸波剂的形貌对材料的电磁吸收性能有显著影响。将不同形貌的CIP和Fe-Si-Cr按不同配比复合后,可以得到不同频率下性能优良的吸波体。利用阻抗匹配函数可以从理论上预测出反射损耗峰值对应的吸波剂厚度和频率。双层吸波材料相比于单层吸波材料,其有效吸收带宽更大,可以通过改变匹配层、吸收层的厚度来获得不同频率下吸波性能优良的吸波体,更易满足新型吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求。     

雷达吸波结构机理分析及电磁设计方法研究

系统地进行了单向和多向碳纤维层板，多向有耗SiC铺层板，加入吸收剂的纺织纤维雷达反射特性，电磁参数预测方法的研究，完成了预测软件，理论计算结果与实验验证吻合较好；独立开发出了浸渍吸收剂蜂窝板的反射系数和等效电磁参数预测的关键技术，包括研究加入有耗介质的蜂窝结构散射电场的计算和电磁参数预测，完成了预测软件，将遗传算法用于宽频带多层吸波材料的优化设计和电路模拟吸波材料的设计方案探索，进行了吸波结构异波板的机理分析和电磁设计，吸收表面波涂层材料的研究，提出了涂层中表面波的吸波机理分析和设计方法。     

HDPE/iPP/CB吸波复合材料的导电性能和力学性能研究

利用碳黑（CB）在多相聚合物体系各相中的选择性富集现象，制备出了HDPE／iPP／CB二元聚合物基单层吸波复合材料，使导电相（CB富集相HDPE）为吸波相，有效吸收电磁波能量；非导电相iPP为透波相，作为电磁波进入复合材料的通道．导电性能测试表明，所制备的复合材料中具有明显的渗流现象和二次渗流现象，材料中吸波相和非吸波相并存；力学性能测试表明，适量的CB将增强树脂基体的力学性能，而过量的CB使材料的力学性能下降．分析认为，利用CB在多元聚合物中的选择性富集来制备单层吸波复合材料是一种可行的方法．     

Salisbury屏的优化设计

利用多层平板吸波材料对Salisbury屏进行了优化设计，推导出了相应的反射系数公式，并用实验室自行研制的材料对两层平板吸波材料作为隔离层的情况进行了具体的优化设计，结果表明：既减小了Salishbury屏的厚度，又保证有较大的带宽，同时有较好的dB值，表明优化设计是合理的．     

磁介质吸波剂／多孔金属材料吸波性能

为了研究磁介质吸波剂／多孔金属材料吸波性能,在泡沫铝合金表面涂覆了Ni—Zn铁氧体（CFe）、羰基镍粉（CNi）以及二者的复合粉,利用GJB2038-94“雷达吸波材料反射率测试方法”中的雷达截面（ReS）法对该材料的微波反射率进行了测量．结果表明,在12～18GHz频段内,复合磁介质吸波剂／泡沫铝材料吸波性能介于单一吸波剂样品CFe与CNi之间;在26．5～40GHz频段内,羰基镍质量分数为40％的泡沫铝复合材料吸波性能最好,当其质量分数大于40％时,材料吸波性能逐渐降低．因此,在泡沫铝合金表面涂覆适当比例的Ni—Zn铁氧体与羰基镍复合粉,可以进一步改善材料的吸波性能．     

雷达吸波材料在Salisbury屏优化设计中的应用

为了解决传统Salisbury屏吸波性能问题,将雷达吸波材料作为Salisbury屏的隔离层,替代了经典Salisbury屏的隔离层介质,以提高Salisbury屏的吸波性能。通过Matlab软件的网格方法进行讨论和设计,设计出较为合理的电磁参数匹配规律。研究表明,站在全局的高度讨论问题,可使参数的设计符合全貌分析方法的要求,从而有效地解决了特殊强调某一电磁参量所产生的片面性影响。     

手征媒质涂层参数对反射系数的影响

对手征媒质单涂层的反射系数受其电磁特性参数ε、μ、ζ和涂层厚度d的影响进行了计算机模拟分析.分析表明,手征媒质的旋波参量并不总是对涂层的吸波特性起着改善的作用;当手征媒质的归一化旋波参量=1时,材料吸波特性最好.计算表明,当涂层厚度增加到一定厚度后,其反射系数几乎与厚度无关,此厚度随涂层材料的电磁特性参数不同而改变.手征媒质的介电率、磁导率对涂层反射有显著的影响.     

手征媒涂层参数对反射系数的影响

对手征媒质单涂层的反射系数受其电磁特性参数ε、μ、ζ和涂层厚度ｄ的影响进行了计算机模拟分析。分析表明,手征媒质的旋波参量并不总是对涂层的吸波特性起着改善的作用：当手征媒质的归一化旋波参量ζｒ＝１时,材料吸波特性最好。计算表明,当涂层厚度增加到一定厚度后,其反射系数几乎与工无关,此厚度随涂层材料的电磁特性参数不同而改变。手征媒质的介电率、磁导率对涂层反射有显著的影响。     

双频窄带超材料吸波体的设计

为了降低吸波体的雷达散射截面,实现完美吸波,利用超材料的电磁谐振特性,设计了一款开缝双环型结构吸波体。得益于超材料的LC谐振,该结构在1.59和4.06GHz具有超强吸波特性,在谐振频点处,超材料吸波体的某些区域相当于一个电磁波收集器,将能量限制在吸波体内,再转化成热能。经计算验证,该吸波体结构在1.59、4.06GHz的雷达散射截面(RCS)分别为-24、-23dB,远低于传统金属表面结构,能实现理想吸波。     

薄隐身涂层中的电磁波传输特性及优化设计

研究了电磁波在吸波涂层中的能量传输特性，阐明了利用高电损耗介质设计高品质的吸波涂层的理由，分析了利用高磁损耗材料设计吸波涂层的根据，比较了两者的优劣，指出用高电损耗介质设计吸波涂层是有利的。同时利用已知的电介质设计了吸波涂层。     

铁氧体/铁粉混合材料的电磁吸波性能

以铁氧体、铁粉作为吸收剂制备多种电磁吸波涂料,测试与分析所得电磁吸波涂料的电导率、电磁参数及吸波性能。结果表明随着铁粉掺量的增加,所得电磁吸波涂料的电导率增加,在中高频区介电损耗和磁损耗均有所提高;铁粉与铁氧体的质量比为2：8时吸波涂层的吸波性能最好;反射率损耗〈-10.0 dB时的有效吸收频段在中低频区,有效带宽达4.5 GHz,最大吸收率为-16.63 dB。     

平板抗电磁辐射材料反射性能的研究及设计

给出了抗电磁辐射平板吸收材料的反射系数公式,并利用MATLAB软件进行了优化设计.设计结果表明,只要选取μ和ε较小值的电磁损耗平板材料就可以使频率在2-18GHz的电磁波的后向反射率达到5dB的工程要求.同时本文的研究和设计方法也为工程上材料的选择与设计具有很好的指导性.     

微波吸收材料的计算机辅助设计

根据微波吸收材料研究的需要,研制出瓣型微波吸收材料CAD软件。该软件包括主程序和数据库,通过主程序对数据库的调用,将不同试样的电磁参数分配给不同的吸波涂层,实现电磁参数在各层间的自动匹配,并经网络优化实现各层电磁参数的最佳组合、层间排列次序的最佳组织;同时主程序还对复合涂层层数及各层厚度优化的功能,从而实现了微波吸收材料电磁波反射率全局最优结果。详细介绍了软件的基本原理、操作菜单、主要功能和利用该软件建立的电磁参数数据库,给出了微波吸收材料的部分优化设计曲线及相应的实验曲线,结果表明：理论与实验完全吻合。     

双层混杂纤维／炭黑改性环氧树脂复合材料的制备及其吸波性能

通过采用整体压制的方法制备了双层混杂纤维／炭黑改性环氧树脂复合材料,对其吸波性能进行了研究。结果表明：随着炭黑含量的增加,材料的反射衰减峰向低频移动,当炭黑含量较高时,吸收主要作用在低频波段,且存在明显的双反射衰减峰。当炭黑含量为6％时,在13．6GHz处反射衰减峰值可达-20．6dB,≤-10dB的有效带宽为3．6GHz。当炭黑含量为8％时,双反射衰减峰分别在10．6GHz和7．8GHz,峰值分别为-17．0dB和-14．9dB,≤-10dB的有效带宽为6．7GHz。     

弱粘接结构中谐振频率特性

为了研究弱粘接结构界面波动特性,利用弹簧模型方法研究了水-铝-粘接剂-铝-水多层结构中的波动特性,并利用界面刚度系数的变化研究了反射系数与谐振频率之间的变化关系以及谐振频率的漂移规律,通过粘接层厚度的变化研究了谐振频率阶数的变化规律.理论分析和数值计算结果表明:粘接层厚度较薄时,弱粘接结构的谐振频率出现双峰现象;粘接层厚度较厚时,弱粘接结构的谐振频率将会出现多峰现象,且随着粘接层厚度的增加,粘接结构将会出现多阶谐振频率。     

隧道前方不良地质体探地雷达正演模拟研究

探地雷达正演模拟是反演和剖面判释技术的基础,是人工识图的依据,可以提高图像解释的精度和准确度。从概括宏观电磁场规律的Maxwell旋度方程出发,运用Yee网格模型和中心差分公式,通过引入复介电常数,推导了二维单轴各向异性理想匹配吸收边界的电、磁场离散差分公式,并用MATLAB语言编写了基于单轴各向异性理想匹配吸收边界的二维横磁波探地雷达数值模拟程序,运用该程序对隧道前方断层破碎带、方形和圆形溶洞进行了正演模拟,揭示了不同地质体的图谱特征、反、绕射规律和传播特性。模拟结果表明：单轴各向异性理想匹配吸收边界能有效抑制差分网格截断边界处非物理因素反射,很好地突出有效波,更便于工作人员依据图谱准确地进行地质解释。     

电磁污染控制用S带吸波粉煤灰板材的制备

报道了根据λ/4型电磁波吸收原理,通过理论设计和模拟分析,以电厂废渣粉煤灰为介电材料,通过电阻膜复合,成功制备出新型粉煤灰吸波板材.实验表明,电阻膜的电阻为356Ω/□(方块电阻),厚度1.5 cm的粉煤灰板试样在S带(2~4 GHz),-10 dB吸收带宽达到60%以上,在2.9 GHz,最大吸收为-25 dB,新材料可用于室内电磁环境的改善和污染控制,并为粉煤灰的利用提供了新的高附加值途径.     

单轴各向异性左手材料的电磁特性

左手材料是近几年兴起的一种新型材料.以Maxwell方程为基础,通过理论计算,对光轴与界面成一定角度的单轴各向异性左手材料的一些电磁特性进行了研究.推导了这种材料中E偏振波和H偏振波的色散方程.对电磁波从各向同性右手材料入射到单轴各向异性左手材料时的折射和全反射现象进行了分析,得到了发生负折射和反常全反射的条件.推导了这种材料层的消逝波的反射系数和透射系数,发现当满足特定条件时,随着材料层厚度的增加,消逝波的透射率被指数倍放大.最后对这种材料层的偏振分束特性进行了研究,得到了实现偏振分束的条件.