基于熔融沉积成型的多层石墨烯吸波体的快速制备及其性能

在制备石墨烯/聚乳酸(PLA)复合材料的基础上,利用熔融沉积成型技术快速制备了单层均质样件,研究了石墨烯含量对其电磁参数的影响规律,并基于传输线理论计算分析了其吸波效果;选择石墨烯含量较低的复合材料作为透波层的打印材料,石墨烯含量较高的复合线材作为吸收层和再次吸收层的打印材料,并基于四分之一波长匹配理论确定了吸收层、再次吸收层的匹配厚度范围。设计制造了由不同石墨烯/PLA复合材料组合而成的三层吸波体,测试结果表明:三层吸波体的吸波效果远优于单层均质吸波体,且当选取石墨烯质量分数分别为5%、7%、8%的复合材料作为透波层、吸收层和再次吸收层打印材料时,可以获得最佳的吸收效果,此吸波体在13.3~18GHz频段内的反射率均小于-10dB,在17GHz时有-30dB的最大吸收峰值。     

流延法制备铁基吸波电磁厚膜的工艺和吸波性能研究

采用流延法制备了铁基吸波电磁厚膜,通过优化混料工艺制备出的厚膜可以达到200μm厚。通过DSC测试确定了叠层固化温度在130℃,固化后的样品可以用于多层吸波结构。通过实验确定了树脂含量21%(质量分数)的浆料和50～80 g/inch的离型力PET膜润湿性良好,流延膜可以连续收卷。测试了2.6～3.95 GHz内吸波厚膜的电磁参数,用弓形法测试了反射率。研究发现:球状铁粉含量85%(质量分数)的吸波厚膜吸收峰值可达-24 dB,-10 dB以下的吸收带宽为4.2 GHz。制备的球状铁粉和片状铁粉基吸波电磁厚膜样品在2～18 GHz范围内搭配使用可以有效吸收电磁波。     

RGO/Fe3O4/PLA复合吸波剂组合及分布方式对角锥吸波性能的影响

在获得石墨烯(RGO)/聚乳酸(PLA)、RGO/四氧化三铁(Fe₃O₄)/PLA多种复合吸波线材的基础上，利用熔融沉积成形技术打印了三层角锥吸波体。利用CST仿真与实验研究了吸波剂组合和分布方式(水平梯度分布和立体梯度分布)对角锥吸波性能的影响，并揭示了吸波机理。研究结果表明，对于均质吸波体，双组元吸波剂吸收性能更佳，且吸波性能随石墨烯的含量增加而改善；对于吸波剂梯度分布吸波体(此时锥体高度为16 mm，底面尺寸为10 mm×10 mm)，立体梯度分布时(加入质量分数分别为3%、5%、7%的三层吸波剂石墨烯)可获得最强吸波效果：在6.1～18.0 GHz范围内的反射损耗低于-10 dB，有效吸波带宽可达11.9 GHz以上，在17.2 GHz处达到最高吸收强度为-45.8 dB；相对吸波剂组合，分布方式对角锥吸波能力具有更大影响，立体分布方式的吸波体一方面改善阻抗匹配特性，保证有效吸波带宽，另一方面增大多重散射、反射与球状衍射损耗，提高吸波强度。     

热处理对羰基铁粉磁性能和吸波性能的影响

为了改善羰基铁粉的微观结构和吸波性能,对羰基铁粉吸收剂在氮气氛下进行了热处理,热处理温度为300℃,热处理时间为30 h,研究了羰基铁粉的磁性能和在2～18 GHz的吸波性能。以热处理前后羰基铁粉作为吸收剂制备了单层吸波涂层,涂层的厚度为1.2 mm时,热处理羰基铁粉吸波涂层在10.2～15.4 GHz反射率R小于-10 dB,反射率小于-10 dB的频宽为5.2 GHz,反射率小于-5 dB的频宽为10 GHz;最大吸收峰在12.8 GHz,反射率R为-22.68 dB。磁性能研究表明,热处理后随着矫顽力的增加,在2～18 GHz羰基铁粉的微波吸收峰向高频移动,而且吸收峰变宽,吸波性能得到大幅提高。     

钡铁氧体吸波涂层的制备及其影响因素研究

用固相法制备了W-型钡铁氧体BaZn0.6Co1.4Fe16O27粉末并用其制备了吸波涂层。通过正交实验讨论了涂层厚度、搅拌时间和铁氧体含量对涂层吸波性能的影响,并用Statistica8.0软件对涂层的最佳制备条件进行了预测。根据正交试验结果,厚度为1.81mm、铁氧体质量分数为75%、搅拌时间为0.5h的吸波涂层具有最优的吸波性能,其微波吸收值在8.2～18.0GHz频段内均高于10dB,吸收峰值在15.3GHz左右更是达到了33dB。由软件预测得到的最佳制备条件与正交实验结果相符。     

羰基铁与炭黑共混制备吸波涂层的研究

以聚氨酯（PU）清漆为基体,制备了以羰基铁（CIP）和炭黑（CB）为吸收剂的微波吸收涂层。在8～18 GHz频率范围内,使用弓形法测量其反射损耗,分析了涂层的阻抗匹配情况,并采用不同吸收剂共混来提高吸波性能。所制备的涂层中,成分质量比（CB：CIP：PU）为0.1：3：1,厚度为1.1 mm,有效反射损耗（优于-4 dB）的频宽达到了4.3 GHz（12.1～16.4 GHz）。     

螺旋形碳纤维结构吸波材料的制备及性能研究

用基板法以乙炔为碳源,镍板为催化剂,PCI,为助催化剂,通过化学气相沉积制备了螺旋形碳纤维手性吸收剂,并研究了其在2～18GHz的微波电磁特性：具有较高的介电损耗,电磁参数随频率的增大有减小的趋势,有利于实现宽频吸波。以螺旋形碳纤维作为吸收剂制备了Nomex蜂窝夹芯结构吸波材料,复合材料的厚度为9．5mm时,在3．76～18GHz反射率R小于-10dB,反射率小于-10dB的频宽为14．24GHz;最大吸收峰在10．4GHz,反射率R为-21．62dB。探讨了螺旋形碳纤维的吸波机理,螺旋形碳纤维是一种非常有发展前景的手性吸收剂和吸波材料。     

层状无机物和石墨复合涂层的吸波特性研究

首次采用层状无机物作为吸波剂与石墨吸波剂复合,制备出了双层复合吸波涂层.层状无机物的复磁导率的实部μ'≈1,虚部μ"≈0,说明它是一种介电损耗型吸收材料,通过介电损耗来吸收和衰减电磁波.并探讨了底层层状无机物和表层石墨用量对吸波性能的影响,实验结果表明:增加表层或底层吸波剂含量,均能使吸波性能曲线向低频端方向移动,反之,吸波性能曲线向高频端方向移动.当底层层状无机物和表层石墨的质量分数分别为11.0%和16.6%时,制得了最大反射损耗为-22.27dB的双层复合涂层,其中小于-5dB和-10dB的频宽分别为5.36GHz和3.12GHz.     

方形螺旋超材料吸波器的设计研究

文中设计一种方形螺旋超材料吸波器。为了更好地理解方形螺旋的吸波机理,将方形螺旋与闭合方环结构进行比较,以期为实现高灵敏度吸波器提供理论依据。仿真结果表明:超材料表面方形螺旋为一圈时,在4.22 GHz,6.80 GHz处吸收率分别为98.83%和95.47%;方形螺旋为两圈时,在4.22 GHz,4.38 GHz和6.86 GHz处吸收率分别为97.37%,84.9%和98.46%;当方形螺旋增加至三圈时,在4.22 GHz,4.44 GHz,5.32 GHz和6.96 GHz处出现了4个吸收峰值,吸收率分别为99.36%,78.2%,93.27%和94.86%。结果表明,随着螺旋间距的增大,吸收频带发生了蓝移,因此,所设计吸波器能实现更强谐振及更加简便的性能调节方式。     

石墨表面化学镀Ni-P非晶的制备与电磁性能

为了提高石墨吸收剂的阻抗匹配能力,改善其吸波性能,采用化学镀法对石墨表面进行镀Ni-P改性。研究了镀层的相组成、形貌、成分和样品的电磁吸波性能。结果表明:石墨表面包覆了一层非晶态Ni-P镀层;与原始石墨相比,在2GHz时,镀Ni-P非晶石墨复合材料的ε′和ε″分别明显降低至6.6和0.4,μ′和μ″分别略微增加至1.08和0.26,其吸收频带得到展宽,在14GHz的最小反射率为–7.0dB,反射率小于–5dB的吸收频带宽达4GHz。     

La0．8Sr0．2Mn0．98-xFexNi0.02O3吸波性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La0．8Sr0.2Mn0．98s-xFexNi0.02O3（x=0．08,0．10,0．12,0．14）粉晶,用矢量网络分析仪测量了样品在2～18GH：频段内的微波吸收特性曲线。研究结果表明,样品都有一个吸收峰,峰高及位置随x不同而异。其中,x=0．10,厚度1．80mm,吸收峰高达23dB,在2～18GHz频段吸收带宽6GHz（〉10dB）。掺杂Mn位,可以改变材料的电磁参数,改善材料的微波吸收性能。     

四针状氧化锌晶须吸波性能的改进

采用化学气相沉积的方法制备了铁包覆四角状氧化锌（T-ZnO）晶须的复合粉体。使用X射线衍射分析仪（XRD）进行了物相分析,用扫描电镜（SEM）观察了粉体的形貌,并运用能谱仪（EDS）进行了成分分析。结果表明,通过化学气相法进行表面包覆处理的晶须,外观形貌仍保持四针状结构,包覆层为单质铁。对复合粉体的电磁参数测试表明,改性晶须的磁性能明显增强,磁导率（μ’）在1．0～1．8之间,磁损耗（μ＂）在0．3～0．5之间;通过反射率曲线模拟发现,在8GHz点反射率可达-21dB,吸收频率的峰值向低频移动,这样有利于拓宽吸收频带。     

片状FeCoZr合金吸收剂吸波性能的正交实验

采用气雾化和机械球磨结合的方法制备片状FeCoZr合金磁粉吸收剂,利用正交实验综合研究了球磨时间、吸收剂粒径和含量对吸波材料在2～18GHz内吸波性能的影响。结果表明:在设计范围内,各因素对吸波材料反射损耗的影响顺序从大到小为:球磨时间、粒径和质量分数;获得的最佳工艺条件:球磨时间为15h、吸收剂粒径小于48μm及其质量分数为75%,从而实现了对吸波材料性能的优化设计。     

频率选择表面谐振特性在玻璃钢结构吸波材料中的应用研究

研究了频率选择表面(FSS)的谐振特性对玻璃钢(FRP)结构吸波材料吸波特性的补偿提高作用。为了提高FRP在8~11 GHz频段内的吸波特性,利用有限元法仿真设计了圆环孔径型以及双方环贴片型两种不同图形样式的FSS,并用自由空间法对其谐振特性进行了测试,最后利用FSS谐振特性对FRP在8~11 GHz频段内的吸波特性进行了补偿优化。结果表明,利用FSS在对应频段内的谐振特性,能够将FRP在8~11 GHz频段内的反射率全频段降至–10 dB以下,从而大幅度提高了FRP的雷达吸波特性。这为玻璃钢结构吸波材料的隐身化研究开辟了一条新的途径。     

一种双频双圆极化共面波导馈电缝隙天线

一种新型加载两个开口环形接地导带的双频共面波导（CPW）馈电缝隙天线,被提出来实现双旋向圆极化辐射。从天线信号带伸入槽隙的水平矩形调谐短截线用于改善频带内的阻抗和轴比。对天线进行仿真和实物测量。实验结果表明,该天线的10 dB 回波损耗阻抗带宽分别是,在1.55 GHz 频段为27.69％（1.4~1.85 GHz）,在2.55 GHz频段为26.17％（2.075~2.7 GHz）。在1.55 GHz的频段和2.55 GHz频段所测量的3 dB轴比带宽分别是20.51％（1.4~1.72 GHz）和13.44％（2.36~2.7 GHz）。其辐射极化方向分别是低频段右旋圆极化和高频段左旋圆极化,天线在两频段内的峰值增益分别是3.69 dB和3.81 dB。实物测试结果与仿真结果基本吻合。     

3．1～10．6GHz超宽带低噪声放大器的设计

基于SIMC0．18μmRFCMOS工艺技术,设计了可用于3．1—10．6GHzMB—OFDM超宽带接收机射频前端的CMOS低噪声放大器（LNA）。该LNA采用三级结构：第一级是共栅放大器,主要用来进行输入端的匹配;第二级是共源共栅放大器,用来在低频段提供较高的增益;第三级依然为共源共栅结构,用来在高频段提供较高的增益,从而补偿整个频带的增益使得增益平坦度更好。仿真结果表明：在电源电压为1．8v的条件下,所设计的LNA在3．1～10．6GHz的频带范围内增益（521）为20dB左右,具有很好的增益平坦性f±0．4dB）,回波损耗S11、S22均小于-10dB,噪声系数为4．5dB左右,IIP3为-5dBm,PIdB为0dBm。     

谐振腔增强型光探测器的高速响应性能研究

高速长波长光探测器是高速光纤通信系统和网络的关键器件，它要求光探测器具有宽的频率响应带宽和高量子效率。常用的PIN光探测器由于量子效率和高速性能均受到吸收层厚度的牵制，使得二者相互制约，成为一对矛盾。谐振腔增强型(RCE)光探测器为这一矛盾的解决提供了有效的方案。基于谐振腔增强型光探测器的实际设计和制作模型，分析了器件吸收层中的光场分布，并将其运用于载流子的连续方程，从理论上详细地分析了器件的高速响应特性，给出了计算结果。针对研制的高速长波长谐振腔增强型光探测器，进行了理论分析和实际器件测试的结果比较，得到了比较一致的结果。