基于拓扑优化的宽频超材料吸波体设计

为了弥补传统方法设计宽频超材料吸波体存在重复试验和设计周期长的缺陷,提出用拓扑优化方法来设计宽频超材料吸波体,通过改变表层拓扑结构以实现工作带宽的灵活调节。采用离散编码的方式进行拓扑编码化,通过一种结合动态权值和高斯误差的二进制粒子群算法优化拓扑结构,以实现C-Ku内任意工作频段的高吸波率。所设计的2种超材料吸波体在8.2～16.6 GHz和7～13 GHz频段的吸波率高于90%,尤其在X频段内,其中一种超材料吸波体的平均吸波率高达96.44%。实验结果表明,所提算法改善了早熟和后期局部搜索能力弱的情况,可更有效地应用于宽频超材料吸波体的设计。     

吸波材料研究进展

雷达波吸收材料是现代武器隐身技术的关键材料之一。随着隐身技术的迅猛发展,吸波材料的研究受到世界各国的高度重视。本文介绍吸波机理、涂覆型吸波材料与结构型吸波材料的种类、结构型式以及国内外的相关研究进展情况,并提出吸波材料的发展趋势。     

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。     

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。     

双频窄带超材料吸波体的设计

为了降低吸波体的雷达散射截面,实现完美吸波,利用超材料的电磁谐振特性,设计了一款开缝双环型结构吸波体。得益于超材料的LC谐振,该结构在1.59和4.06GHz具有超强吸波特性,在谐振频点处,超材料吸波体的某些区域相当于一个电磁波收集器,将能量限制在吸波体内,再转化成热能。经计算验证,该吸波体结构在1.59、4.06GHz的雷达散射截面(RCS)分别为-24、-23dB,远低于传统金属表面结构,能实现理想吸波。     

多层吸波材料的计算机辅助优化设计

介绍了一种用于多层吸波材料设计的计算机辅助优化系统。该系统可以对入射电磁波进行跟踪计算,并借助于单纯形法对计算结果进行自动优化,从而实现了对多层吸波材料的参数优选、分层组配和性能预报。利用本系统还可以实现吸波材料的三维设计,分析各介质层电磁参数对吸收率的影响。     

吸波材料的最新研究进展及发展趋势

介绍了吸波材料的吸波原理,对吸波材料进行分类,并综述了铁氧体、羰基铁、石墨烯、手性材料、席夫碱等作为常见吸波材料的最新研究进展,并对发展趋势作了简要的概述。     

基于超材料的双频吸波器设计研究

设计了一种基于超材料的双频吸波器,由介质基板和上下两层金属组成。介质基板采用厚度为0.3 mm的高频PCB(印刷电路板):Rogers RT5880(相对介电常数εr=2.2,损耗角正切tanδ=0.0009),金属层厚度0.017 mm,材质铜(电导率σ=5.8×107s/m)。顶层金属为超材料单元胞,由开口金属方环结合十字缝隙组成,底层为全覆盖金属底板。利用HFSS软件进行了电磁仿真,在超材料结构表面施加垂直入射正弦平面波激励。仿真结果表明,其对垂直入射的6.2GHz、9.9 GHz的平面电磁波吸收率分别为80.07%和98.27%。该吸波器可作为基于PCB芯片间无线互连系统的吸波层,防止电磁辐射。     

吸波材料研究进展

介绍了吸波材料的国内外研究现状,对吸波材料的应用和理论研究及测试进行了综述,总结了吸波材料的发展前景与趋势。     

多频复合结构超材料吸波器的设计

为了降低物体的雷达散射截面,实现对电磁波的吸收,利用超材料的电磁特性,设计了一款多频复合结构超材料吸波器。通过改变超材料的等效介电常数和磁导率,在空气中实现了吸波器与电磁波阻抗的匹配,并将电磁波束缚在器件内部转化为热能。仿真结果表明,该吸波器在3.68、5.96、8.45GHz频点电磁波的吸收率分别为99.9%、97%、99.5%,对不同的电磁波极化方向呈现不敏感性,同时在电磁波宽角度入射时仍具有较高的吸收率,其厚度远低于传统的吸波材料。     

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.     

铁氧体吸波材料的制备方法研究进展

为了对铁氧体吸波材料的研究进行总结和概述,结合近几年的文献,详细地分析了铁氧体吸波材料的常用制备方法,如:溶胶凝胶法、化学共沉淀法、高温固相法、流变相法、水热合成法、自蔓延燃烧法、反向微乳液法等方法的优缺点. 发现在众多的制备方法中,溶胶凝胶法具有操作工艺简单、重现性好、低成本等优点,被广泛用于铁氧体粉体的制备,所制备的产品具有分散性好、纯度高、吸波性强的特点. 并提出研究朝着系统化、复合化、纳米化、多层化等方向发展是实现铁氧体吸波材料“薄、轻、宽、强”的有效途径.     

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.

     

吸波材料设计中的全貌分析方法

多棱凸面体外形（如F－117）能达到低频（L，S波段）隐形要求，但如同等离子体隐形技术那样都存在强散射方向，难以对抗高精度时，空平台上的地，空一体化多基探测，微波吸波材料和合理形结合是最好的微波隐形选择，但难点是低频－薄层吸波材料难以实现。为此，提出了实现低频－薄层吸波材料的新途径，全貌分析研究方法是以系统论的观点和数字方法表述需求吸波材料有关参量的相互关系，并系统地指出传统设计方法的局限性和所导致的错误观念。     

导电高聚物吸波材料的研究进展

针对传统吸波材料存在的密度大、电磁参数不易调节的弱点,介绍了一种新型微波吸收材料--导电聚合物;综述了导电聚合物的结构特点、导电机理及研究进展,以及导电高聚物的电磁参数、在雷达波频段的吸收性能等应用研究的进展,并探讨了导电聚合物在红外兼容、智能隐身及其吸波机理研究等方面面临的挑战和发展趋势.     

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.     

纤维布层板吸波材料的等效电磁参数

提出了一种预测广泛应用于制造隐身飞行器的吸波纤维布层板等效介电常数和磁导率的方法。纤维布层板等效电磁参数是设计中重要的数据。考虑到结构的各向异性,利用强扰动理论推导出了求解电磁参数的复数型积分方程组,用Fortran 5.1设计了系统软件进行迭代法搜索求解。并列举了预测等效电磁参数的实例。     

新型吸波材料的研究现状与展望

隐身材料在军事领域有广阔的应用前景。本文对新型隐身材料的研究现状进行了综述。详细介绍了纳米材料的性质和在吸波领域中的应用,并对隐身材料应用技术的未来进行了展望。     

宽带电磁波吸波涂料及电磁兼容材料

宽带电磁波吸波涂料及电磁兼容材料属国内领先、国际先进。电磁波吸收剂已系列化，并具有小批量生产能力。利用吸收剂研制的涂料具有吸收频带宽、吸收率大、涂层薄、环境温度性好等特点，在信息安全、电磁兼容具有广泛应用前景。     

雷达吸波材料的现状与展望

雷达吸波材料是隐身技术的关键材料,雷达吸波材料的研究越来越受到世界各国５的高度重视。本文介绍了雷达吸波材料的定义、工作原理与实际要求。对超微磁性金属粉、磁性纤维、六方铁氧体、导电聚合物、手性材料、智能材料等主要的雷达吸波材料体系的研究现状进行了评述。最后展望了雷达吸波材料的发展趋势。