羰基铁粉吸波涂层的吸波原理及应用

吸波涂层通常由吸收剂和基体组成。羰基铁粉属于典型的磁介质型吸收剂,由于其具有较宽的吸收频段而引起人们越来越多的关注。吸波涂层的设计与优化就是通过调节吸收剂的成分、体积分数以及吸波涂层的厚度来改善涂层的吸波性能,吸波原理与有效介质理论是进行吸波涂层设计与优化的理论基础。主要介绍了羰基铁粉吸波涂层的吸波机理、吸波涂层优化设计的基本方法,最后简要介绍了几种常见羰基铁粉吸波涂层的应用。     

导电聚苯胺/ 羰基铁粉复合吸波材料

借助导电聚合物和软磁金属良好的电磁波吸收特性, 制备了导电聚苯胺/ 羰基铁粉复合材料。实验中把导电聚苯胺与羰基铁粉以2∶8 的比例制成复合粉, 然后再将复合粉与聚脲粘和剂以2∶8 的比例混合成吸波涂料。检测结果显示, 当聚苯胺电导率为10 -2 S/ cm、羰基铁粉平均颗粒尺寸为1～2μm, 在2～12 GHz 的频段范围可获得优于- 10 dB 的吸波性能。分析表明, 这类材料有望发展成宽频、强吸收、可人为设计特殊频段的优良吸波材料。     

羰基铁粉@聚苯胺防腐吸波粉体的制备与性能

通过引发吸附在十二烷基苯磺酸(DBSA)改性羰基铁粉(CIP)表面的苯胺原位聚合,制备了具有核壳结构的羰基铁粉@聚苯胺(PANI)复合粉体。研究表明:DBSA对羰基铁粉有良好的分散保护作用;羰基铁粉经聚苯胺包覆后,涂层的自腐蚀电位显著升高,阳极极化电流变化平缓,显著降低了金属被氧化腐蚀的速度;聚苯胺链上的—NH—与环氧树脂链上的环氧端基间产生化学键合和氢键,对涂层有显著的增强增韧效果;涂层的微波吸收更强,有效频宽变宽,最大吸波向高频方向移动。     

聚酰亚胺/羰基铁粉吸波包装材料性能分析

目的 制备聚酰亚胺(PI)/羰基铁粉(CI)复合膜并探究其性能,以改变微波加热过程中的加热方式.方法 主要通过红外光谱、扫描电镜、力学性能、透氧透湿和微波转热测试分析其性能.结果 聚酰亚胺与羰基铁粉是物理结合;当羰基铁粉质量分数超过25％时,开始发生团聚;当羰基铁粉质量分数为20％时,弹性模量最小;当羰基铁粉质量分数为15％时,透氧透湿系数最低;随着羰基铁粉含量的增加,复合膜在微波加热下升温和常温下降温的速率增加.结论 PI/CI复合膜能够吸收部分微波转热能,是一种新型的吸波包装材料,为微波加热用包装材料的设计提供了新思路.     

石墨烯-羰基铁粉线材的制备及其吸波性能分析

为了提高单一磁性吸波材料的吸波性能,以聚乳酸(PLA)作为基体材料,将磁性材料羰基铁粉(CIP)与石墨烯(RGO)进行复合,制备RGO-CIP/PLA复合材料。通过TG、XRD等多种测试手段对复合材料的结构、形貌等进行表征。同时使用矢量网络分析仪对复合材料的电磁参数进行测试,计算出不同厚度的吸波性能,研究了RGO的添加量对RGO-CIP/PLA复合材料的吸波性能影响。结果表明：当RGO质量分数为4wt%,CIP质量分数为20wt%时,RGO-CIP/PLA复合材料吸波性能最优;吸收厚度为3 mm时,达到了-27.25 dB最小的R_L值,同时其吸收带宽为2.922 GHz (7.227～10.149 GHz)。同时,随着其吸收厚度的增加,有效吸收带宽(R_L<-10 dB)会移动至较低的频带。     

TiO_2包覆对不同粒径羰基铁粉吸波性能的影响

本文采用溶胶-凝胶法,分别在粒径为6μm和1μm的羰基铁粉表面成功包覆了一层二氧化钛薄膜;利用矢量网络分析仪测量了羰基铁粉和石蜡所制成的复合材料的电磁参数,对比分析了二氧化钛包覆前后羰基铁粉复合材料在微波频段的复介电常数、复磁导率和微波吸收性能的变化。实验结果表明:二氧化钛包覆层能有效地增大粒径为1μm的羰基铁粉的复磁导率和复介电常数,改善小粒径羰基铁粉的微波吸收性能。通过分析认为二氧化钛包覆层能有效地阻隔颗粒间涡流的形成,由此能很好地解释二氧化钛包覆层对1μm羰基铁粉微波吸收性能的增强效果。     

高速湿法球磨对羰基铁粉微结构及吸波性能的影响

采用高速球磨法快速制备片状羰基铁粉。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、矢量网络分析仪(VNA)对材料的微观形貌、物相、吸波性能进行了表征与分析。结果表明：球磨0～60 min时,羰基铁粉的厚度随球磨时间延长逐渐减小,形成片状结构,直径厚度比最大可达80∶1;球磨90 min时,羰基铁粉由大片状破碎成小片状,部分片状羰基铁粉经球磨珠撞击后重叠堆积,材料的厚度逐渐增加,比表面积下降;球磨120～180 min时,多数羰基铁粉的片状结构被粉碎破坏,形状回归为类球形,少数羰基铁粉进一步堆叠成块状。球磨前后羰基铁粉的晶体结构未发生实质性改变,羰基铁粉的综合吸波性能随着球磨时间的延长呈现先上升后下降趋势,并在球磨90 min时达到最优的吸波效果：反射损耗最小值为-54.94 dB (12.64 GHz),匹配厚度为2.17 mm,有效吸波带宽达到了8.48 GHz。     

羰基铁粉改性环氧树脂/乙基纤维素微胶囊的吸波性能

以羰基铁粉为吸波剂用溶剂蒸发法制备出环氧树脂/乙基纤维素微胶囊,使用矢量网络分析仪、激光粒度分析仪、ESEM-EDS和FTIR分别表征了微胶囊的吸波性能、粒径分布、颗粒特性以及化学结构。结果表明：羰基铁粉嵌入乙基纤维素中物理结合成微胶囊壁材,羰基铁粉提高了微胶囊的吸波性能。羰基铁粉的粒径越小与电磁波相互作用的面积越大,微胶囊的吸波性能越好。频率为18 GHz时,未掺羰基铁粉的微胶囊电磁波反射损失为-1.63 dB,而掺入粒径为3 μm和0.5 μm羰基铁粉(掺量50%)的微胶囊电磁波反射损失分别为-5.08 dB和-5.44 dB,分别降低了3.45 dB和3.81 dB。掺入粒径为0.5 μm羰基铁粉的微胶囊不团聚,其微观形貌更好。     

改性羰基铁粉-氯丁橡胶复合薄膜吸波特性研究

采用乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂对羰基铁粉94RC进行表面包覆改性,制备了不同厚度的改性羰基铁粉-氯丁橡胶复合薄膜.实验表明,单层复合薄膜厚度为1.58、面密度为3.30kg/m2时,吸收率超过-8dB的合格带宽达到5.2GHz,增加单层膜的厚度,可以使最大吸收峰值向高频移动,并使吸收频带增宽.根据电磁波传播特性和阻抗匹配原理设计并制备了由透波层、过渡吸收层、强磁损耗层组成的厚度0.64、面密度0.71kg/m2的3层复合薄膜,其最大吸收率为-13.45dB,吸收率超过-8dB的合格带宽5.51GHz.     

碳纤维/羰基铁粉复合涂层吸波效果及机理分析

在碳纤维表面化学镀镍,再将其与羰基铁粉混合制备成吸波涂层,对其吸波性能进行了测试.结果表明:在2～18 GHz内,碳纤维/羰基铁粉吸波涂层,最大吸收峰在5.92 GHz,此时反射率为-8.89 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为9.50 GHz;单层羰基铁粉涂层在相同厚度下,最大吸收峰为7.94 GHz,对应的反射率为-10.36 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为6.90 GHz;碳纤维与羰基铁粉混合后,涂层反射率小于-5.00 dB的频宽增大,有利于吸收雷达波.最后,对碳纤维/羰基铁粉吸波涂层的吸波机理进行了初步分析.     

羰基铁粉吸波涂层的优化设计

研究了以羰基铁粉为吸收剂的吸波涂层的轻型化问题.以石蜡为粘合剂,制备了不同羰基铁粉含量的吸波材料,测试了其电磁参数.利用完全枚举法对羰基铁粉吸波涂层进行了优化设计,设计中引入了面密度指标.满足X波段反射率小于-10dB的带宽大于3.9GHz的涂层最小面密度为5.49kg/m2.分层使涂层面密度下降的效果不明显,羰基铁粉吸波涂层宜采用单层形式,增大羰基铁粉在涂层中的含量有利于减轻面密度.     

Study on the Carbonyl Iron Powder Based Nano-Composite Radar Wave Absorbing Coatings

With the rapid development of stealth technique, carbonyl iron powder is regarded as an ideal radar absorbing material. In this paper, radar absorbing properties of carbonyl iron powder was investigated by using nano composite and macroscopic multi- layer composite approach. The machine- chemistry composite methods were employed during the experiment to produce nano composite absorbent. Two carbonyl iron powders named HP1, HP2 and nano powder named HP3 were employed. Absorbents were obtained by adding 10% HP3 powder with average size of 28 nm to the HP1 and HP2 carbonyl iron powders by weight respectively. By a series of composite techniques, sample plate with the radar absorbing coating was prepared. Compared with the single coating, the wave absorbing properties were significantly improved. The working band in which the wave reflectivity was less than 5 db was 4.8 ～ 18 GHz with the coating thickness of 1.0 mm. The lowest reflectivity was found to be 12.34 db at 8 GHz. The wave absorbing coating with thin thickness,broadband and strong absorbing properties was obtained.     

原子层沉积技术合成氧化铝薄膜包覆二硝酰胺铵

通过原子层沉积(ALD)技术以三甲基铝和水作为前驱体在二硝酰胺铵(ADN)表面沉积氧化铝包覆膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM), X射线光电子能谱(XPS)对包覆后ADN的表面形貌、化学成分进行了分析, 通过蒸汽吸附分析仪(VSA)对包覆氧化铝薄膜的ADN样品进行了吸湿性测试, 并且对ADN表面氧化铝薄膜生成机理进行了探讨。结果表明: ALD氧化铝薄膜对ADN表面形成了完整的包覆, 薄膜厚度最高可达数百纳米。包覆有ALD氧化铝薄膜的ADN样品暴露在潮湿空气中48 h形貌不发生明显变化。在25℃, 湿度70%的环境条件下, VSA测得包覆200和400周期氧化铝薄膜的ADN吸湿率分别为40.99%和40.75%。以上研究结果表明, 尽管ALD氧化铝对ADN表面实现了完整包覆并在潮湿空气中维持了样品形貌, 被包覆的ADN样品吸湿性尚未获得明显改善。     

羰基铁/环氧有机硅树脂涂层的吸波性能和力学性能研究

采用羰基铁为吸收荆、环氧改性有机硅树脂为基体,制备了羰基铁/树脂基涂层,研究了羰基铁用量对吸波涂层的电磁和力学性能的影响.结果表明,羰基铁经过润湿分散剂处理后,粉体与树脂间的相容性得到改善,从而提高了界面结合力,因此吸波涂层整体的力学性能得到了提高.当羰基铁含量为70%(质量分数,下同)时,复合材料的附着力为22.16MPa,冲击强度大于或等于50kg·cm.采用同轴法测试了涂层材料在2～18GHz频段内的电磁参数,并对羰基铁/环氧有机硅树脂基涂层的反射系数进行了测试,结果表明,吸波涂层的最大吸收峰随吸收剂含量的增加向低频移动.涂层厚度为2mm时,羰基铁含量为65%,涂层的最大反射率在5.12GHz时达到-32.25dB;羰基铁含量为75%,在频率为3.53GHz时材料的反射率达到最大值-36.02dB.     

添加导电纤维对羰基铁粉吸波性能的影响

本文研究了在羰基铁粉(CIP)吸波涂层中添加导电纤维对涂层的电磁参数和反射率的影响规律.发现导电纤维的添加使磁性金属微粉CIP吸波涂层的介电常数增大,使得吸波涂层的吸收峰向低频移动,有利于改善低频段的吸收效果;利用分块设计的方法可以拓宽吸波材料在全波段(2～18GHz)范围内的吸收频带;同时导电纤维的加入还降低了吸波涂层的面密度.     

羰基铁粉抗氧化性能研究现状

羰基铁粉具有高磁导率和高磁损耗等优良特性,被认为是薄层吸波涂层吸收剂的理想材料。加之,羰基铁粉的居里温度较高,有望成为薄层耐温吸波涂层的吸收剂。但是,羰基铁粉由于颗粒尺寸较小,颗粒表面积较大,在高温下的抗氧化性较差,近年来有关其抗氧化性能的研究已成为备受关注的热点。本文概述了羰基铁粉吸收电磁波的机制以及提高抗氧化性能的机理,介绍了几种有助于提高其抗氧化性能的制备方法,最后展望了这一领域的研究前景。     

镀银羰基铁粉的制备及其性能的研究

用化学镀法,甲醛为还原剂,制备镀银羰基铁粉.用XRD,SEM和EDX对粉体进行表征.用重法测定粉体的抗氧化性能,并以镀银羰基铁粉制备电磁屏蔽材料,检测其在100kHz～1.5GHz的屏蔽效能.结果表明:用该法制备的镀银羰基铁粉能够实现表面银层包覆完整、致密;羰基铁粉镀银后的抗氧化性能得到明显提高;电磁屏蔽材料在100kHz～1.5GHz频率范围内获得优于-32dB的屏蔽效能.     

Atomic Layer Deposition of Nanostructured Materials for Energy and Environmental Applications

Atomic layer deposition (ALD) is a thin film technology that in the past two decades rapidly developed from a niche technology to an established method. It proved to be a key technology for the surface modification and the fabrication of complex nanostructured materials. In this Progress Report, after a short introduction to ALD and its chemistry, the versatility of the technique for the fabrication of novel functional materials will be discussed. Selected examples, focused on its use for the engineering of nanostructures targeting applications in energy conversion and storage, and on environmental issues, will be discussed. Finally, the challenges that ALD is now facing in terms of materials fabrication and processing will be also tackled.