导电聚苯胺修饰结构碳材料的制备及吸波性能

采用水热、刻蚀、高温煅烧以及原位聚合法,制备了聚苯胺(Polyaniline, PANI)修饰蘑菇菌盖状碳(Mushroom cap carbon, MRC-C)的复合吸波材料(MRC-C@PANI)。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱、X射线光电子能谱对MRC-C@PANI复合材料的形貌与结构进行表征,采用矢量网络分析仪分析了PANI的引入对复合材料吸波性能的影响,并探讨了MRC-C@PANI复合材料的吸波机理。结果表明:当石蜡介质中MRC-C@PANI复合材料的质量分数为30%,且厚度仅为2.40 mm时,其最大反射损耗可达-43.10 dB (9.58 GHz),对应有效吸波频宽为2.92 GHz(即反射损耗值低于-10.00 dB)。MRC-C@PANI复合材料良好的吸波性能主要归因于其阻抗匹配特性、介电损耗和其它协同效应。     

多壁碳纳米管复合材料的微波吸收性能

用石蜡分别与多壁碳纳米管及大内径薄多壁碳纳米管按不同的质量比混合,制得了复合吸波材料.采用同轴法测量了复合材料在2~18GHz范围内的复介电常数和复磁导率,并计算了材料对微波的反射率,分析了其吸波性能.结果表明:碳纳米管复合材料在2~18GHz范围具有吸波性能.其中质量分数为15%的多壁碳纳米管的最大吸收峰在10.4GHz,其值为-21.7dB,质量分数为15%的大内径薄壁多壁碳纳米管的最大吸收峰在11.2GHz,值为-17.6dB.     

聚苯胺复合中空微球的制备及其吸波性能研究

以石墨烯和苯胺为主要原料，采用空心玻璃微球表面原位聚合法制备聚苯胺/还原石墨烯/二氧化硅(PANI/RGO/SiO₂)复合中空微球。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和网络矢量分析仪对PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的结构、形貌、介电和吸波性能进行研究。结果表明：合成的聚苯胺完整包覆在SiO₂空心玻璃微球表面，石墨烯呈半透明薄纱状覆盖在聚苯胺表面；PANI/RGO/SiO₂复合中空微球的吸波性能比PANI/SiO₂好，石墨烯能改善复合材料对电磁波的吸收性能，且随石墨烯质量分数的增加，复合中空微球的吸波能力增强；当石墨烯的质量分数为5%、吸波层厚度为4 mm时，样品在6.32 GHz处达到最强反射损耗为-34.06 dB。     

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。     

立方体α-Fe合成及其含量对吸波性能的影响

为了研究形状各向异性与吸波剂含量对吸波性能的影响,利用溶剂热法成功制备了具有形状各向异性的立方晶形微纳米Fe粉.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子谱等手段,对所制样品的微观结构、形貌与组成成分进行了研究.利用矢量网络分析仪研究了吸波剂含量对吸波性能的影响.结果表明,立方体状α-Fe的尺寸约为300 nm,其质量分数与微波吸收性能呈非线性增强关系.当α-Fe质量分数为50%时,反射损耗高达-48. 9 dB,频率为8. 78 GHz,对应的涂层厚度为2 mm,反射损耗小于-10 dB的频率范围为2. 04～18 GHz,对应的涂层厚度范围为1. 28～7 mm.     

基于反射特性的碳纳米管吸波材料吸波性能检测方法

碳纳米管是隐身技术中的重要吸波材料,不同体积占比碳纳米管吸波材料吸波性能检测与评价是工程应用研究的热点问题.基于吸波材料中电磁波反射特性理论建模,提出利用反射系数表征碳纳米管吸波材料吸波性能的方法,利用等效电阻-电容网络模型,定量分析碳纳米管吸波材料的介电特性;利用层状介质传播模型,分析电磁波在金属衬底吸波介质中传播时的反射特性.不同厚度和体积占比的单壁碳纳米管/聚甲基丙烯酸乙酯吸波材料的反射特性仿真分析结果表明,碳纳米管吸波材料厚度大于1.4 mm时,材料开始具有吸波性,且随着碳纳米管体积占比与厚度的提高,反射系数的中心频率向低频方向偏移.当厚度为2 mm、体积占比为0.5％时,反射系数最小值为-19.07 dB,吸波效果最强;而当厚度为2.4 mm、体积占比为1％时,吸波频带最宽达到5.89 GHz.研究成果为不同体积占比的碳纳米管吸波材料制备与性能检测奠定了理论基础,具有一定的工程应用价值.     

碳纳米管化学镀镍-钴-镧合金的微波吸收性能研究

为了提高碳纳米管的微波吸收性能,采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀覆了一层Ni-Co-La合金层。利用扫描电镜、X射线能谱仪、振动样品磁强计、矢量网络分析仪分析了镀层形貌、成分与含量、磁性能,研究了其在2～18 GHz频段内的吸波性能。研究表明:添加适量的稀土镧能显著改善镀层的吸波性能,合金镀层中镧原子的含量可达4.16%(wt)。比较碳纳米管化学镀镍-钴-镧与碳纳米管化学镀镍-钴合金的吸波性能可知,碳纳米管化学镀镍-钴-镧合金反射损失更大,最低反射损耗达到-14.3 dB,反射损失超过-5 dB的频率范围为5.0～7.0 GHz,碳纳米管化学镀镍-钴-镧合金在其原有较高的介电损耗基础上兼具明显的磁损耗。     

无人目标机隐身优化设计与改装技术研究

针对当前雷达性能试验过程中对低可探测目标机的迫切需求以及磁性吸波涂层应用时存在的面密度大等诸多缺陷,通过优化设计吸收剂含量和涂层厚度,获得一种以碳纳米管(CNTs)为主吸收剂的轻质电损耗型吸波涂层,利用该涂层对某型无人目标机进行隐身优化设计和改装,飞行试验验证了机载雷达对无人目标机的作用距离。结果表明:当CNTs含量接近15%时,2.5 mm厚的吸波涂层在8.2～12.4 GHz频段内具有优异的吸波性能,反射率均能达到-8 dB以下。经设计涂覆处理后,无人目标机各强散射中心得到有效减弱,飞行试验结果表明涂覆后无人目标机的雷达散射截面(RCS)相比涂覆前缩减可达20 dB左右。     

石墨烯/MnFe_2O_4/PPy复合物的制备及其电磁性能研究

为了解决电磁污染对环境和生物安全产生的不良影响,文中采用水热法制备了石墨烯/MnFe_2O_4二元纳米复合物,以聚吡咯掺杂获得石墨烯/MnFe_2O_4/PPy复合物.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)及矢量网络分析仪等手段对石墨烯/MnFe_2O_4/PPy复合物的形貌、结构及性能进行了表征,结果表明,复合物呈现多级结构,其中MnFe_2O_4为立方体状,平均粒径大约都在40nm左右,所制备的石墨烯/MnFe_2O_4/PPy复合材料显示有较强的电磁性能,这主要是由于介电损耗和磁损耗以及增强的界面效应的协同作用,电磁性能测试显示,随着吸波涂层厚度的增加,吸收峰向低频移动,在涂层厚度为4 mm时,最大值反射损耗为-37dB(频率为6.5GHz),反射损耗在-10dB以下的频带宽度为2.5GHz(5.4~7.9GHz).     

基于铁氧体制备的泡沫吸波材料性能

为了研究铁氧体的电磁性能以及铁氧体引入量的质量分数和样块厚度对材料性能的影响,以玻璃和陶瓷造粒料为基料,炭黑为发泡剂,引入铁氧体,经过球磨、烧结、发泡、退火工艺后制备出泡沫吸波材料.结果表明:900℃处理对铁氧体的电磁性能无明显影响.铁氧体引入量的质量分数为5%和10%的吸波性能优于铁氧体为15%和20%引入量的吸波性能;研究初步显示,该结果是由于铁氧体的引入影响多孔材料的泡孔结构.铁氧体引入量的质量分数为10%时,材料的吸波性能随着样块厚度的增加而增大;样块厚度为50 mm时,材料的有效吸收带宽(反射率小于-10 d B)达18 GHz,反射率低至-23.4 d B.     

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．     

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。     

球磨工艺对Y-Fe-Cr合金吸波性能影响

采用XRD、SEM和矢量网络分析仪分析相结合的方法研究球磨时间对Y-Fe-Cr合金微粉吸波性能的影响.结果表明:随着球磨时间从50 h不断增加,Y9Fe88Cr3吸波合金的吸收峰逐渐向低频移动;当球磨时间低于70 h时,合金扁平化及各向异性较好,其反射率较低,合金粉末吸波性能较好,在吸波涂层厚度为d=1.8 mm条件下,球磨时间为50 h和70 h的合金粉末的电磁波吸收峰峰值分别达到-14.7 dB和-14.4 dB,＜-10 dB的吸波带宽均达到7 GHz;当球磨时间达到80 h后,由于合金粉末颗粒碎化变细导致各向异性变差,其吸波性能变差,在吸波涂层厚度为d=1.8 mm条件下,合金粉末电磁波吸收峰峰值和＜-10 dB的吸波带宽分别为-12.5 dB和3.5 GHz,较球磨时间为70 h之前的合金粉末的吸波峰值和带宽减小了2 dB和3.5 GHz.研究结果为制备同类吸波合金微粉提供一定的理论依据.     

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。     

偶联剂包覆片状金属磁粉电磁特性研究

利用硅烷偶联剂对片状金属磁粉进行表面包覆,采用扫描电镜、红外光谱等方法对磁粉表面硅烷膜的形貌、结构进行表征,并对包覆前后磁粉/石蜡复合材料的微波电磁参数进行了测试。结果表明偶联剂以化学键的方式吸附在磁粉表面,形成高电阻率的硅烷包覆膜。将磁粉按重量比(5:1)与石蜡复合在2~18 GHz频率范围内测量介电常数,其介电常数实部和虚部与未包覆样品比较,平均下降了9左右,而对应的复磁导率变化很小。由其制备1 mm厚的吸波涂层,涂层在8 dB的吸收带宽由包覆前的4.3 GHz增加到包覆后的8.2 GHz,改善了吸收剂的吸波性能。     

柠檬酸盐衍生Fe_xCo_y/C复合材料吸波性能研究

针对军事和民用领域对新型吸波材料的需求,以柠檬酸既作为络合剂,也作为碳源,与不同比例的铁、钴盐混合形成凝胶,干燥后在惰性气氛中高温热解,得到Fe_xCo_y/C复合材料.对所得复合材料进行物质结构、形貌及磁性能表征,并测试了复合材料的电磁参数,研究了材料对电磁波的损耗能力.结果表明:FeCo合金化对碳组分的石墨化程度和材料的磁性能产生影响,改善了复合材料的介电性能及磁性能;当Fe/Co比为1∶1时,反射损耗达到最小值-39.5dB,响应频宽为3.4GHz(9.1～12.5GHz).     

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。     

片状、球形及枝晶结构Co颗粒的可控制备与吸波机制研究

铁磁金属颗粒可以实现电磁特性的有效调控,但颗粒局部团聚会诱发涡流效应,限制材料吸波性能的进一步提高.本文通过简单温和的溶剂热法分别制备了二维片状、三维球形以及枝晶形貌的Co颗粒.与球形及枝晶颗粒相比,Co微米片在C～Ku(4～18 GHz)波段呈现出强、宽、薄的吸波特性.SEM表征结果显示制备的Co微米片直径为12～78μm,厚度为0.1～0.5μm, VSM测量表明Co微米片具有优异的静态磁性能,饱和磁化强度高达148.6 A·m²/kg,矫顽力为0.96 A/m.电磁性能测试表明Co微米片具有强介电损耗和磁损耗能力,以其为填料时,最强反射损耗(RL_max)在5.0 GHz处高达62.77 dB,有效吸收带宽1.2 GHz,涂层厚度仅为2.37 mm.Co微米片吸收频带宽(完全覆盖C、X和Ku波段),反射损耗强,匹配厚度薄,为合理设计薄、轻、宽、强的电磁波吸收剂提供了良好的模型材料.     

不同形状单贴片单层微带贴片天线的扩展带宽技术

采用多种带宽改进技术,应用于不同形状的单层片状天线,主要包括:短路销钉,双宽缝(E形)等.同时,采用基于MOM的软件包分析了天线性能,证明方形天线可以工作在3个频率点,即1.83GHz、2.16GHz和2.74GHz,其最大的增益达到9.4dB;E形天线工作在2.13GHz和2.5GHz,当中心频率为2.4GHz时,带宽达到33.33%(反射损耗≤-10dB),其最大增益为9.25dB.     

泡沫吸波材料结构对吸波性能的影响

为了研究吸波材料结构与吸波性能的关系,以无机泡沫吸波材料作为基体,采用多层复合研究阻抗匹配特性对吸波性能的影响,当材料为"透波层/吸收层"的2层复合结构时,在2.0~18.0 GHz频段反射率均小于-10.0dB,且于12.7 GHz处出现最大衰减峰为-21.5 dB.采用角锥和锥台处理研究材料表面构造对吸波性能的影响,结果表明:表面处理可以明显提高材料吸波性能,且角锥处理优于锥台处理.5×5阵列角锥的有效吸收带宽(反射率小于-10.0 dB)为15.3 GHz,反射率在9.4 GHz处到达最小值为-43.4 dB;8×8阵列角锥的有效吸收带宽(反射率小于-10.0 dB)为18.0 GHz,平均反射率达-34.5 dB.