多孔泡沫金属材料吸声性能探讨

以不同工艺制备的泡沫铝样品为代表,探讨了泡沫金属材料的吸声性能。根据泡沫金属材料样品吸声系数的实验数据,对其吸声数据与声波频率的关系进行了非线性拟合。拟合结果发现,利用高斯函数的形式获得了很好的拟合效果。拟合函数表征显示,泡沫金属的吸声系数与声波频率因素的平方呈exp指数关系,而且吸声系数曲线对于声波频率在低频端有一条水平渐近线。     

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.     

石墨烯基复合材料的吸波性能研究

石墨烯以其独特的结构和优异的性能而广泛应用于物理、化学及材料学等领域。石墨烯具有比表面积大、密度低、导电性好、耐高温和抗氧化能力强等特点,将其应用于吸波领域,即可增强材料的吸波性能,又可降低材料的密度,从而有望获得轻质高效的吸波材料。本文主要论述了近年来我们课题组将石墨烯基复合材料应用于吸波领域的研究。     

聚吡咯吸波材料性能探讨

采用原位聚合法以纤维素纤维为基布,三氯化铁作为氧化剂和掺杂剂,制备具有良好吸波性能的柔性聚吡咯复合材料。首先探讨了时间对复合材料吸波性能的影响。其次对吸波复合材料进行了扫描电镜等测试,最后研究了其强力。结果表明:反应时间为120min时,复合材料介电常数的实部较大,虚部较大,牢度较好,所有实部数值均在103以上,所有虚部数值均在104以上,吸波性能良好;反应时间为90min时,复合材料损耗角正切较大,牢度较好,吸波性能良好,聚吡咯牢度较好。反应时间对吸波复合材料的电阻影响较小,各实验组的复合材料表面电阻在10~15欧姆之间。     

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。     

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.     

炭黑/掺杂盐酸聚苯胺复合材料的吸波特性

研究了聚苯胺（PAn）和乙炔炭黑（CB）填充于腈橡胶（NBR）的吸波性能。并就其组成、配比、硫化条件对吸波性能的影响进行分析和讨论。结果表明：在NBR／PAn复合材料中，随着PAn含量（在40－100份之间）的增加，其最大吸收衰减增大；NBR／CB复合材料在CB含量达100份时，最大衰减达12dB；硫化能改善材料的吸收性能。     

多孔螺旋碳纤维低成本制备和增强吸波性能研究

研究报告了一种受生物启发的螺旋碳纤维低成本、无催化剂的制备方法,即以茶叶体内天然螺纹导管结构为模板,通过高温碳化获得螺旋碳纤维(SCFs)材料.并且通过KOH活化造孔,获得了具有高比表面积(1923.56 m2/g)和高孔容(1.06 cm3/g)的多孔活性螺旋碳纤维(ASCFs)材料.微波吸收测试结果显示活化后的PASCFs材料具备更高的介电损耗和良好的阻抗匹配性,体现出优异的微波吸收性能.在材料含量为10 wt％,匹配厚度为3.53 mm时,ASCFs在电磁频率7.3 GHz下的反射损耗(RL)高达-38.18 dB,比活化前SCFs的最大反射损耗(RL)提高了近13倍.     

碳基吸波材料的研究进展

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50mm时,材料的有效吸收带宽(反射率小于-10dB)达18GHz,反射率低至-23.4dB.

     

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。     

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.     

多孔泡沫金属研究现状及分析

多孔泡沫金属是一种新型多用途材料，在一般工业领域，特别是高技术领域受到越来越广泛的重视，为此近年来已引起了国内外研究者的研究兴趣，笔者对多孔泡沫金属的研究现状进行了归纳和分析，提出了现存的问题和今后研究的几点建议，以求拓宽多孔泡沫金属的研究领域及在国民经济中的应用范围。     

SiC(N)纳米粉体的吸波性能研究

采用CVD法合成了SiC(N)纳米粉体。在NH3流量为0－480ml/min范围内，合成了氮原子百分含量随NH3流量逐渐增大的一系列SiC(N)纳米粉体。研究了SiC(N)纳米粉体的介电常数和介电损耗角正切与粉体组成的关系，发现介电常数的实部、瞄部和介电损耗角正切均随粉体中氮原子摩尔分数的升高而降低，依据粉体的介电常数设计了双层吸波涂层，涂层的吸波效果随粉体氮含量的升高而降低。N原子取代SiC晶格中C产生的带电缺陷在电磁场作用下的极化驰豫是SiC(N）纳米粉体吸波的主要机理。     

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。     

耐高温宽带吸波超材料的设计及实验研究

提出了一种耐高温的宽带吸波超材料的设计和制备方法,得到了在整个X波段均具有90%以上宽带吸收率、可在室温到400℃工作的吸波超材料。该超材料结构由上层石墨电阻膜方片单元,底层石墨反射层以及中间氧化铝介质层构成,结构参数经过有限元模拟优化得到,通过丝网印刷法制备完成。实测与模拟吸收性能吻合良好,且在不同温度下能保持稳定的吸收性能。超材料的宽带强吸收源于磁共振机制带来的宽带阻抗匹配,以发生在电阻膜层的欧姆损耗为主。得益于磁共振机制,其吸波性能保持了较好的稳定性。与传统耐高温吸波超材料相比,该耐高温吸波超材料具有频带宽、吸收强、厚度薄、制备便捷、温度适应性好等特点,有望运用于高温吸波隐身及电磁兼容等领域。     

多孔泡沫金属的研究及基前景展望

多孔泡沫金属是一种新型功能材料。由于它具有独特的结构和性能，在工业中有着广泛的应用前景，且前景相当乐观。本介绍了国内外多孔泡沫金属材料制备工艺及其性能的研究现状，并讨论了它在各个领域的应用以及发展前景。我院是国内进行泡沫金属研究较早的单位之一，对于泡沫金属制备工艺、成形机理进行了较为系统的研究，并取得了重要进展，在若干方面走在了国内同行的前列。     

多孔材料抑制瓦斯爆炸火焰波的实验研究

为研究适合煤矿使用的抑爆材料,利用自行设计制作的30cm×30cm方形实验管道,对不同参数的多孔材料衰减管道内瓦斯爆炸火焰温度效果分别进行了实验研究,结果表明:金属丝网、泡沫陶瓷、多孔泡沫铁镍金属几种多孔材料均有很好的衰减瓦斯爆炸火焰温度的作用;金属丝网对管道内瓦斯爆炸火焰温度最大衰减率为8.7%～26.9%,泡沫陶瓷为23.1%～36.2%,多孔泡沫铁镍金属为7.1%～65.7%;研究发现多孔材料的厚度、孔径、相对密度是影响火焰温度衰减效果的重要因素,同种材料中,厚度大,孔径小,相对密度大的材料试件对火焰温度衰减效果好.     

吸波材料的研究进展

不管是军事用途还是民间用途,吸波材料都扮演着极其重要的角色,能够有效的躲避敌人的雷达探测,从而做到杀敌于无形,在日常生活中,能够有效减少或躲避电磁波对人体或者重要仪器的破坏。吸波材料按照成分分类可分为传统型磁性金属基吸波材料、新型碳基吸波材料、金属硫化物基吸波材料、金属氧化物基吸波材料、MOFs基吸波材料、LDHs基吸波材料、导电聚合物基吸波材料等。综述了吸波材料的最新研究进展,介绍了吸波材料的吸波机理和吸波性能的电磁参数。     

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.     

超轻多孔金属材料研究获重要突破

中国科学院固体物理所在超轻型泡沫铝的制备研究方面取得重大突破。研究人员通过对渗流工艺的改进及后处理方法的探索．基本掌握了国际上最先进的石膏型渗流技术．能稳定地制备出密度小于0．2g/cm^3，以下（设计要求为≤0．3g／cm^3）开孔型泡沫铝，其结构均匀性达到美国DUOCEL泡沫铝的同等水平．