SiC吸收剂电磁参数及吸波性能研究

采用HP-8510B微波矢量网络分析仪测试了超细SiC、SiC晶须和纳米SiC的电磁参数,并对三者的电磁参数进行了比较,结果表明粒径较小的纳米SiC的电磁参数在大部分所测试频段上均高于其余二者.根据电磁波传输线理论计算了3种SiC吸收剂的反射率曲线,发现纳米SiC的吸波性能明显优于超细SiC和SiC晶须.纳米SiC吸收剂的吸收峰随着厚度的增加而增大,谐振频率随着厚度的增加而向低频转移.纳米SiC吸收剂在涂层厚度为5.0mm时,吸收峰值可达-8.45dB,谐振频率为7.12GHz,小于-5dB的频宽为1.8GHz.     

Ni粉体制备及其环氧树脂复合材料吸波性能

超细Ni粉具有比表面积大、化学活性高的性质,是良好的电、磁热敏材料,在吸波树脂方面有广泛的用途。首先制备出了Ni粉体团聚体,着重研究了Ni粉体的制备工艺和分散处理工艺。结果表明,采用水合肼溶液还原硫酸Ni的方法能够制备出颗粒呈多角形、平均粒径为11.1μm的Ni粉体;Ni粉以SDS为分散剂,在水中经过球磨机或高速分散机分散后,Ni粉粒径达到3.28μm,且粒径保持5d以上;然后,制备了Ni粉体/环氧树脂吸波树脂,采用同轴电缆法测定了复合材料的电磁参数,研究表明,Ni粉体/环氧树脂复合材料在0.5~12GHz频带范围内具有较高的磁损耗,在频率12GHz时,材料表现出较好的介电损耗模式;Ni粉体/环氧树脂复合材料与空气的电磁匹配特性在频率低于8GHz时非常好,且频率越低,复合材料板与空气电磁匹配特性越好。     

电磁屏蔽机理及涂敷/结构型吸波复合材料研究进展

电子产品和通讯技术快速发展造成的电磁污染日益严重,既危害人体健康和仪器仪表精度,又会造成信息泄露、失去安全保障等.因此,电磁屏蔽技术为直接有效的防控措施之一,通过衰减甚至完全消除电磁波来阻止电磁波的传递.电磁屏蔽机理包括电磁波反射和电磁波吸收两个方面,科学地设计制备出高性能的吸波复合材料已成为研究的热点问题之一.研究结果表明,电磁波衰减不仅需要吸波材料自身较好的电磁损耗性能,更需电磁波能够基于自由空间与基体材料间具有阻抗匹配特性,有效进入吸波材料内部,使电磁波能被吸波剂高效吸收.通常,按照制备工艺划分,吸波复合材料可分为涂敷型和结构型吸波复合材料两大类.前者是将吸波剂与涂料、粘合剂等充分混合后涂敷于元件表面作为吸波涂层,而后者则是以吸波剂作为功能载体,具有优良物理化学特性的材料作为基体,并与功能载体产生协同或增强作用的新型吸波复合材料.本文通过对电磁屏蔽理论及吸波材料的本征特性进行系统的总结归纳,并基于相关理论基础对涂敷/结构型吸波复合材料进行简要综述,对比不同类型吸波材料的吸波性能,探讨涂敷/结构型吸波复合材料未来发展的制约因素及今后发展前景,为开发新型吸波复合材料提供理论支撑和研究思路.     

纳米FeNi粉体的吸波性能研究

利用液相还原法制备了纳米FeNi粉体。利用XRD和SEM分别对FeNi粉体的物相、形貌进行了分析,并通过矢量网络分析仪,利用同轴方法对FeNi粉体/固体石蜡复合材料进行了电磁参数的测定。研究表明,制备出的铁镍复合粉体主要成分为FeNi;FeNi粉体为球形,直径约为100 nm,分布均匀。利用实验所得到的数据模拟了FeNi复合材料不同厚度涂层的吸波性能,当涂层厚度为2 mm时,复合材料的吸收峰值R达到-6.25 d B,小于-4 dB带宽从13.24~16.47GHz;在2~18 GHz频率范围内,当涂层厚度为4 mm时,FeNi粉体/固体石蜡复合材料出现了两个吸收峰,其值都小于-4.5 dB。     

木基多孔炭/铁氧体复合吸波材料的制备与性能表征

以马尾松木材为原料,使用低温预处理、真空浸注和高温原位生长等手段制备了性能优异的木基多孔炭/铁氧体复合吸波材料(WPC/Fe3 O4),采用XRD、XPS、SEM、VNA等技术对复合材料的物相、成分、形貌和电磁特性等进行表征分析,初步阐述了其吸波机理.结果表明:制备的WPC/Fe3 O4具有优异的吸波性能,其反射损耗峰值达-35.6 dB,有效吸波频带宽超过5.6 GHz,并且在3～4.3 mm厚度范围内均可实现对全部Ku频段电磁波的有效吸收;WPC/Fe3 O4具有规则通直的孔隙结构和丰富的异质界面,高温下Fe3 O4纳米粒子均匀生长于木基多孔炭的孔隙和炭壁中;随着碳化温度的升高,WPC/Fe3 O4的介电常数显著增大而磁导率变化较小;WPC/Fe3 O4的电磁损耗机制主要为导电损耗、磁损耗和界面极化损耗.复合材料表现出对Ku频段电磁波的高效与宽频吸收,有望实现其在电子通讯或目标隐身等微波领域的应用.     

二茂铁高分子磁性吸波剂的结构与电磁性能研究

合成了二茂铁酰腙型金属(Mn、Fe、Co)配位的高分子吸波剂(OPA-M),研究表明,OPA-M取代基为共轭体系较大的联苯基,配位金属为Mn时,它的最大的反射衰减量(R)为-15dB(6.9GHz),R＞-10dB的频宽4.2GHz(5.8～10.0GHz).另外,OPA-Mn含3%炭纤维的复合吸波材料最大反射衰减量为-18dB(8.5GHz),R＞-10dB的频宽为6.0GHz(5.5～11.5GHz),而密度仅2.2g/cm3,因此,这种新一代高分子磁性吸波剂在理论研究和军工应用有重要价值.     

吸波材料与超材料复合结构吸波性能研究

吸收频带宽、吸收能力强一直是吸波材料研究所致力的目标。在碳纤维布/CIP/环氧树脂结构吸波材料的基础上,复合金属短线网格结构的超材料,利用CST MWS软件的谱域法对吸波材料与超材料的复合结构进行仿真。发现设计合适的金属线间距(a=4 mm)和超材料距表面的复合位置(d=2 mm),能合理调节复合结构的电磁参数,将反射率在2～18 GHz低于-10dB的带宽由3 GHz拓宽至12.4 GHz。     

石墨烯基吸波材料的研究进展

诸如铁氧体、磁性金属粒子及其合金等传统吸波材料,密度大、环境稳定性差、对电磁波的吸收弱以及吸收频带窄的缺陷限制了其在吸波领域的应用,而石墨烯因其较高的机械强度、较小的密度以及优异的介电性能受到了吸波材料领域众多学者的关注;但由于石墨烯的阻抗匹配性能较差,损耗机制比较单一,导致其吸波性能较差,因此,研究人员通常将石墨烯与其他介电损耗型或者磁损耗型材料复合来增强其吸波性能,此外对吸波剂的结构进行合理的设计也是增强其吸波性能的有效途径。结合国内外的发展状况,对石墨烯基吸波材料的制备以及性能研究做了综述性介绍,并展望了未来石墨烯基吸波材料的发展方向。     

MXene及其复合吸波材料的制备与性能研究进展

信息时代迅猛发展的同时也给人们带来了日益严重的电磁污染问题,发展先进微波吸收材料不仅可以减少电磁波污染,也对军事安全有着重要意义.MXene是一种新型二维材料,独特的二维结构、丰富且可控的表面官能团、高比表面积、高导电率和低密度等特点使其成为一种理想的高性能微波吸收材料.本文讨论了MXene及其复合吸波材料的制备方法,...     

BSAS喷涂粉体制备工艺及其对涂层性能的影响

采用不同工艺制备BSAS(BaO-SrO-Al_2O_3-SiO_2)喷涂粉体。研究喷涂粉体特性及其对等离子喷涂工艺制备的环境障涂层结构和性能的影响。结果表明:粉体造粒工艺制备的BSAS喷涂粉体颗粒不均匀,流动性差。制备的涂层粗糙,孔隙率高,结合强度为24.1MPa;造粒烧结工艺制备的BSAS喷涂粉体表面圆滑,流动性好,沉积效率高。制备的涂层结构均匀,少孔隙,无裂纹,结合强度达到29.8MPa,涂层中BSAS相保留率最高,达到53.2%;熔融破碎工艺制备的BSAS粉体呈致密不规则块状,虽然流动性好沉积效率高,制备的涂层光滑且孔隙极少,但微裂纹较多,结合强度仅为14.2MPa,粉体经喷涂后发生相结构重组,BSAS相保留率为20.5%,对涂层的高温性能不利。分析认为,造粒烧结工艺制备BSAS粉体具有工艺过程简化、粉体质量好、相稳定性高等优点,更适合于等离子喷涂的要求。     

双层结构型吸波复合材料的制备与吸波性能研究

依据传输线理论和阻抗匹配原则,设计并制备了一种以磁性金属微粉为面层、多壁碳纳米管为底层、玻璃纤维布为环氧树脂基体增强体的低频段双层结构型吸波复合材料。采用透射电镜和扫描电镜对多壁碳纳米管和磁性金属微粉的微观形貌进行了表征,采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了材料在2～18GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率,采用弓形法测试了复合材料在2～8GHz扫频范围内的反射率特性。研究表明,该双层结构型吸波复合材料在低频S波段具有良好的吸波效果,当其匹配厚度为dm=4.0mm时,最大吸收峰在3.08GHz时达到-17dB,反射率小于-10dB的频宽为1.82GHz。     

含碳纳米管微波吸收材料的制备及其微波吸收性能研究

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应制备了碳纳米管,碳纳米管的外径为20-50nm,内径10-30nm,长度50-1000μm.分别以碳纳米管、羰基铁粉、碳纳米管与羰基铁粉的混合物为吸收剂制备了微波吸收材料,研究了上述三种微波吸收材料在2-18GHz的吸波性能,与纯碳纳米管和纯羰基铁粉微波吸收材料相比, 碳纳米管与羰基铁粉复合微波吸收材料在2-18GHz的吸收峰明显向低频移动.在含碳纳米管的微波吸收材料中,碳纳米管作为偶极子在交变电场的作用下,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,瑞利散射效应和界面极化也是含碳纳米管微波吸收材料的主要吸波机理.     

多层复合吸波材料的制备及其吸波性能

根据电磁波传播规律, 设计了具有阻抗渐变结构的三层平板吸波体. 面层由二氧化钛材料组成, 易于实现与空气波阻抗匹配, 且起到一保护屏作用; 底层为强磁损耗体, 由铁、钴等原料, 经球磨而制得的磁性微粉, 形成对电磁波强大的损耗;中间层为过渡层, 构成从面层、中间层、底层的阻抗渐变结构. 采用磁性微粉与碳纤维按一定比例混合, 因而还具有一定的电磁损耗能力. 实验结果表明, 三层吸波体反射率在--8dB以下((8～18)GHz), 拉伸强度10.8MPa, 剥离强度75.2 N/cm, 满足一定的工程应用.     

制备工艺对活性碳纤维微观结构和吸波性能的影响

以粘胶纤维为原料,通过碳化、活化处理工艺制备活性碳纤维,采用XRD对其微观结构进行表征,并对其吸波性能进行测试,分析了纤维的微观结构与吸波性能的关系。结果表明,制备工艺对活性碳纤维的微观结构和吸波性能有较大影响。在其它工艺参数保持不变的条件下,随碳化温度的升高,活性碳纤维的石墨化程度和吸波性能均先提高后降低;随活化时间的延长,活性碳纤维内部结构趋向不规整化,对电磁波的损耗能力增强。在活化时间为18min、活化温度为900℃、碳化时间为60min、碳化温度为425℃条件下制备的活性碳纤维的吸波性能最佳,含0.6%(质量分数)纤维的树脂基复合材料在6.3～13.4GHz频率范围内对电磁波有-10dB以下的吸收,在8.5GHz时取得的最大反射衰减为-27.3dB。     

三维织物石膏基微波吸收材料的制备及性能

采用浸渍工艺在三维织物表面包覆炭黑,并将其与石膏复合制备石膏基微波吸收材料。利用弓形反射法测试了该复合材料在2~18GHz内的吸波性能,结果表明吸波性能随炭黑含量的增加而增强,三维织物的最佳厚度为6mm。三维织物厚度为6mm、乙炔炭黑含量为24%的复合材料在2~18GHz内对电磁波的反射损耗均低于-5dB,最低反射损耗可达-28.3dB。三维织物的特殊结构不仅能够有效改善材料的阻抗匹配,还能够增加材料的电磁波损耗路径,从而达到增强损耗能力、拓宽吸波频宽的目的。此外,三维织物还能够明显增强石膏基材料的抗折性能。     

铁钴镍合金粒子/石墨薄片复合材料的制备与吸波性能研究

利用超声和酸处理工艺将膨胀石墨剥离成纳米厚度的薄片,并利用简单的共沉积和退火还原工艺在石墨薄片上均匀沉积了铁钴镍磁性合金粒子.样品静磁性能与吸波性能的测试结果表明,此类材料具备优异的软磁性能和电磁波吸收性能.以600℃退火的Fe₃Co₆Ni/石墨薄片作为吸波剂的复合材料在12.6GHz处最大吸收可达-24dB,有效吸收带宽(<-5dB)达8GHz.通过调节合金的元素比例和退火工艺,可以控制样品的吸波性能.     

多铁性材料Bi1-xBaxFeO3的微波吸收性能

用溶胶-凝胶法制备了Bi1-xBaxFeO3(x=0.0,0.15,0.25,0.35,0.4),用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了样品的晶体结构、微观形貌,用综合物性测试系统(PPMS)测试了样品的室温磁滞回线,用微波矢量网络分析仪测试了样品在2~18GHz微波频率范围的复介电常数、复磁导率并计算了电磁损耗因子和微波反射率,分析了材料的微波吸收性能和电磁损耗机制。结果表明:Bi1-xBaxFeO3粉晶呈球状,晶体结构为钙钛矿型,呈较弱的铁磁性;当x=0.35、厚度d=2.7mm时,在频率f=10.64GHz位置的吸收峰值为30.43dB,10dB带宽为2.4GHz,微波吸收以介电损耗为主兼具一定的磁损耗。     

镀镍石墨烯的微波吸收性能

用化学还原液相悬浮氧化石墨法制备了石墨烯, 经亲水处理后, 利用化学镀镍法在其表面镀上均匀镍颗粒层. 采用SEM、EDX、振动样品磁强计等对样品的形貌、元素成分与磁性质进行了表征, 并用矢量网络分析仪测试了样品在2~18GHz频带内的复磁导率和复介电常数, 利用计算机模拟出不同厚度材料的微波衰减性能. 结果表明, 材料的微波吸收峰随着样品厚度的增加向低频移动, 材料的电磁损耗机制主要为电损耗, 未镀镍石墨烯的吸波层厚度为1mm时, 在7GHz左右最大衰减值?为?6.5dB, 镀镍石墨烯的吸波层厚度为1.5mm时, 在约12GHz时最大值为-16.5dB, 并且在频带9.5~14.6 GHz的范围内达到-10dB的吸收.     

(1-x)BaFe12O19/xBaTiO3复合吸波材料的制备及微波吸收性能

采用溶胶-凝胶法制备了(1-x) BaFe12O19/xBaTiO3复合吸波材料(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1).研究了钛酸钡含量对复合样品晶体结构、微观形貌以及微波性能的影响.结果表明,于900℃煅烧的样品形成了BaFe12O19相和BaTiO3相共存的BaFe12O19/BaTiO3复合体系;当钛酸钡含量在0.3～0.7时,复合样品的介电损耗和磁损耗显著增强,提高了微波吸收性能,拓宽了有效吸收频带;当厚度为3mm时,x=0.5的复合样品在频率为13GHz处的最强吸收峰为14.8dB,x=0.7的复合样品的有效吸收频宽可达3.4GHz.