利用容性频率选择表面改善单层雷达吸波材料吸波性能

本文分析了等效电路法对含容性频率选择表面(capacitive FSS)单层吸波材料(RAM)反射率计算的不足,并用有限元法对此结构吸波材料吸波性能进行了计算。结果表明:当FSS位于较靠近金属背衬位置时,反射率曲线出现双峰,带宽增加;当其位于吸波材料表面时可以明显改善吸波材料低频性能。通过实验验证,计算与实验结果较吻合,两者均证明容性FSS能有效改善单层雷达吸波材料的吸波性能,具有较好的应用前景。     

隐晶质石墨/LDPE复合材料的吸波性能

为了研究隐晶质石墨在吸波材料方面的应用,从隐晶质石墨微观形貌、粒径大小、晶体结构、杂质成分入手,深入探讨隐晶质石墨含量对隐晶质石墨/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料吸波性能的影响.结果表明,固定碳含量为85.69％的微米级隐晶质石墨可显著提高低频吸波效果,且其含量对吸波材料吸波性能有很大影响;随着隐晶质石墨吸波剂含量的增加,最大吸收峰值均向低频方向移动,在隐晶质石墨含量为60％时的反射率在频段2～18GHz达到最大峰值-25.19 dB,小于-5dB和-10 dB的有效带宽分别为4.31 GHz和2.57 GHz.研究表明,隐晶质石墨/LDPE复合材料具有较好的吸波性能.     

不同厚度的双层碳团簇型微波隐身材料性能研究

通过微波隐身材料结构设计,对不同厚度的双层碳团簇型微波隐身材料在8.2～12.4GHz频率范围内的吸波性能进行了研究.发现对于不同的厚度要求,要使材料具有良好的吸波性能,应选用具有不同电导率σ的碳团簇型材料.对于总厚度为4mm的材料,反射峰值-31.0dB,有效带宽为3.74GHz;对于变换层为1mm、吸收层为2mm、总厚度为3mm的材料,最小反射率为-40.0dB,有效带宽3.8GHz;对于变换层和吸收层分别为1mm的材料,最小反射率达-33dB,有效带宽为3.3GHz.同时发现,当变换层和吸收层厚度相等时,材料的排列顺序不同,所得的吸收效果会存在很大差异,即材料的方向性显著,而当两者厚度不等时,材料的吸波性能基本与其排列顺序无关,方向性不显著.     

柔性还原氧化石墨烯/三元乙丙橡胶复合材料的制备及其吸波性能研究

采用还原法在三元乙丙橡胶(EPDM)泡沫结构中原位生长还原氧化石墨烯(RGO)气凝胶材料,制备了RGO/EPDM泡沫双三维复合结构。研究了氧化石墨烯先驱体(GOs)溶液浓度对泡沫复合材料微观结构及电磁性能的影响规律。结果表明:不同先驱体浓度下,RGO均以三维泡沫结构形态附着在EPDM泡沫骨架结构内部,分散均匀且具有较好的附着力;成分分析显示材料复合后界面未发生化学反应,各部分材料仍保持其本征特性;微波反射率测试结果显示,在8～18GHz范围内,不同浓度的样品单体均未表现出明显的强电磁吸收能力,但3块样品梯度叠加后(厚度达7mm)吸波性能出现大幅提升,最大吸波强度达到-22.27dB,-10dB吸收频段为9.9～18GHz,频宽达到8.05GHz,显示出良好的宽频吸波性能。     

三层石墨烯吸波体熔融沉积成形及层间材料分布对吸波性能的影响

利用熔融沉积成形技术快速制备了石墨烯/聚乳酸和石墨烯/四氧化三铁/聚乳酸两类复合吸波材料和三层石墨烯吸波体，测试了复合材料的电磁参数，计算了反射率；利用CST仿真与实验研究了吸波剂层间分布及孔洞结构对三层石墨烯吸波体吸波性能的影响。结果表明：对复合材料而言，双组元吸波剂的吸波性能更佳，但难以与石墨烯单组元吸波剂形成良好的阻抗匹配；对三层石墨烯吸波体而言，石墨烯呈均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为5%、7%、9%(均为质量分数，下同)),可获得最佳的吸波效果；周期性孔洞结构的存在，一方面增加了反射界面数量，产生更多的边缘散射效应与多重共振耦合，另一方面通过改善阻抗匹配使石墨烯呈非均匀梯度分布(石墨烯加入量分别为7%、7%、9%)时实现Ku波段(12～18 GHz)全覆盖有效吸收(反射率小于-10 dB),为微波频段高效吸收提供了参考。     

掺杂不同稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能的影响

为了研究掺杂不同的稀土氧化物对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能,在泡沫铝表面涂覆了单一Ni-Zn铁氧体和掺杂质量分数为1%的不同稀土氧化物(三氧化二镝、氧化铈、三氧化镧)及其三者混合粉的Ni-Zn铁氧体复合粉,利用GJB 2038-94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷迭截面(RCS)法对材料微波反射率进行了测量,扫描电镜(SEM))对吸波剂的形貌进行了分析.结果表明,在12～18GHz和26.5～40GHz频段内,各样品的吸收量均随着频率的增加而增加,添加稀土氧化物后的复合材料的吸波性能明显提高;因此,泡沫铝表面涂覆添加稀土氧化物的Ni-Zn铁氧体的复合粉,可以进一步改善其吸波性能.     

三层雷达吸波涂层的吸波性能研究

依据阻抗匹配原理制备出一种三层雷达吸波涂层,并研究了其吸波性能.结果表明:多层结构设计对提高涂层的吸波性能起着重要作用.所制备的吸波涂层在8～18GHz频段范围内反射率小于-10dB的带宽达6.0GHz,涂层厚度为1.20mm,面密度为2.80kg/m2.     

双层水泥基吸波材料制备及性能研究

以膨胀珍珠岩作为阻抗匹配层,以碳纳米管和铁氧体作为吸波剂制备双层水泥基吸波体,采用RCS法(radar cross section)研究水泥基吸波材料的吸波性能。实验结果表明,匹配层的透波率随着膨胀珍珠岩掺量的增加而增大,在8~18GHz频率范围内,掺有20%膨胀珍珠岩试样透波率介于20%~60%之间;以膨胀珍珠岩的水泥浆体作为匹配层制备的双层水泥基材料,其吸波性能要优于相同厚度单层吸波材料;当匹配层中膨胀珍珠岩掺量增加时,吸波性能也随着增加;以0.15%碳纳米管和10%FP型铁氧体作为复合吸波剂制备吸波层,具有优异的吸波性能,并且匹配层与吸波层的最佳厚度比为3∶1;而当吸波层复掺0.75%碳纳米管和30%FP型铁氧体时,双层吸波材料的吸波性能比相同厚度单层吸波材料要差,匹配层与吸波层的最佳厚度比为1∶3,试样反射率的峰值为-31.0dB,低于-7dB的带宽达10.6GHz。     

频率选择表面(FSS)在雷达吸波材料中的应用及最新进展

研究了频率选择表面(FSS)在雷达吸波材料中的应用,阐述了其原理和研究现状.重点介绍了频率特性可调的含主动式FSS的吸波结构.从研究的情况来看,经过恰当的材料选取以及结构设计,FSS可以改进雷达吸波材料的性能.最后展望了FSS在雷达吸波材料中的应用前景.     

超材料吸波体吸波特性研究

设计了一个强谐振超材料吸波体,它由电谐环振器(Electric ring resonator)和短导线组合而成.采用数值仿真法,在8～12GHz波段提取了这种超材料的s参数,并计算了其吸渡率.单层超材料吸波体在10.2GHz处达到吸收峰,吸波率达91.3%.多层组合吸渡体在9.72GHz处峰值吸波率接近100%.与传统吸波材料不同的是,该超材料吸波体完全由金属结构组成,通过对介电常数和磁导率的灵活调节,经优化设计即可实现对入射电磁波的高吸收.另外,通过尺寸变化的多层组合结构,利用不同吸波频段的叠加效应,实现了对吸波频带的拓宽.     

Ni0.4Co0.2Zn0.4Fe2O4/BaTiO3纳米纤维双层吸波涂层的微波吸收特性研究

采用静电纺丝法制备了平均直径分别为180 nm和220 nm的BaTiO₃(BTO)和Ni_0.4Co_0.2Zn_0.4Fe₂O₄(NCZFO)纳米纤维, 使用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和矢量网络分析仪(VNA)对纤维的物相结构、表面形貌和微波电磁参数进行了表征, 并根据传输线理论分析评估了以BTO和NCZFO纳米纤维为吸收剂的硅橡胶基单层和双层结构吸波涂层在2~18 GHz范围内的微波吸收性能。结果显示, 由于BTO纳米纤维的介电损耗与NCZFO纳米纤维的磁损耗的有机结合和阻抗匹配特性的改善, 以NCZFO纳米纤维/硅橡胶复合体(S1)为匹配层、BTO纳米纤维/硅橡胶复合体(S2)为吸收层的双层吸波涂层比相应单层吸波涂层表现出更为优异的吸收性能。通过调节匹配层与吸收层的厚度, 在4.9~18 GHz范围内反射损耗可达–20 dB以下; 当吸收层和匹配层的厚度分别为2.3 mm和0.5 mm时, 最小反射损耗位于9.5 GHz达–87.8 dB, 低于–20 dB的吸收带宽为5 GHz。优化设计的NCZFO/BTO纳米纤维双层吸波涂层有望发展成为一种新型的宽频带强吸收吸波材料。     

短切中空多孔碳纤维复合材料的吸波性能

以中空多孔聚丙烯腈(PAN)原丝为原料, 通过预氧化处理和碳化处理工艺制备了中空多孔碳纤维, 采用SEM和XRD对其微观结构和晶体结构进行了表征, 并对其吸波性能进行了分析. 研究结果表明, 中空多孔碳纤维是一种非石墨结构的电损耗型雷达波吸收剂; 随着短切中空多孔碳纤维体积分数的提高, 随机分布的纤维/石蜡复合吸波材料的介电常数随之增大; 用所得的电磁参数结果计算了不同厚度材料的反射率, 在2～18GHz频率范围内, 当体积分数为33.30%, 厚度为2mm时, 最低反射率为-21.36dB, 其中<-5dB的反射率带宽为5.17GHz, <-10dB的反射率带宽为2.88GHz.     

Electromagnetic properties of carbonyl iron and their microwave absorbing characterization as filler in silicone rubber

The complex permittivity, permeability and microwave-absorbing properties of rubber composites filled with carbonyl iron are measured at frequencies from 2–18 GHz. The results indicate that the reflection loss peak shifts towards low frequency region with increasing layer thickness or increasing weight concentration. The minimum reflection loss value of −23.06 dB was obtained at 3.3 GHz for the composites with 80% wt. These results show that the composites possess good microwave absorbing ability in both low- and highfrequency bands.     

Microwave absorbers of two-layer composites laminate for wide oblique incidence angles

Advanced microwave absorbers for wide oblique incidence angles are required in many applications including wireless communication or vehicle identification in Intelligent Transport System (ITS) where 5.8 GHz Dedicated Short Range Communication (DSRC) system is applied. In this study, two-layer microwave absorbers are designed for the achievement of low reflection coefficient over wide incidence angles at 5.8 GHz. The absorbing layer of rubber composite containing magnetic iron flake particles and the surface layer of low dielectric constant (carbon black composite and glass fiber composite) have been used in the absorber design. On the basis of transmission line theory, the reflection loss has been calculated with variation of incident angles for both Transverse Electric (TE) and Transverse Magnetic (TM) polarization. At the optimum thickness of the composite layers, a low value of reflection loss (less than −10 dB) has been predicted for wide incidence angles up to 60° for both TE and TM polarization, which is well consistent with the reflected power measured by free-space arch test. The two-layer composite laminate consisted of magnetic absorbing layer with high magnetic and dielectric loss and surface impedance-matching layer of a controlled dielectric constant can be proposed for high potential microwave absorbers in ITS.     

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。     

钩针工艺之于活性碳纤维/环氧树脂电路屏吸波复合材料的设计

通过钩针工艺将活性碳纤维(ACF)和玻璃纤维(GF)混编,提高了频率选择性表面(FSS)的可设计性和复杂性,制备了ACF钩针结构单元电路屏碳纤维/环氧树脂(ACF/EP)复合材料。研究了不同编织结构和ACF质量分数对复合材料吸波性能的影响。结果表明:ACF质量分数为100%的4针枣形FSS的ACF/EP复合材料和质量分数为50%的16针枣形FSS复合材料的最大反射损耗(RL)可以达到-50dB以上,有效吸收带宽(RL-10dB)达10GHz以上。复杂的钩针设计使ACF/EP复合材料的多孔结构增多,有效吸收带宽变宽,4针枣形结构具有较多不规整孔径使吸波效果显著。适量的ACF质量分数结合编织结构有利于获得理想的CF/EP吸波复合材料。     

热解炭(PyC)/BN复合粉的制备及其吸波性能

以尿素、硼酸和热解炭(PyC)粉为原料, 利用化学转化法, 在1750℃、N₂气氛下反应6 h, 制备了PyC/BN复合粉。采用XRD、XPS、SEM、DTA/TGA对PyC/BN复合粉的物相组成、化学成分、表面形貌及抗氧化性能进行了表征, 并用矢量网络分析仪测试了PyC/BN复合粉在2~18 GHz频段内的吸波性能。结果表明: 生成的h-BN颗粒在PyC粉表面形成包裹层, 其尺寸为几十至几百纳米。相比于PyC粉, PyC/BN复合粉的抗氧化性能明显提高, 在1200℃时其质量仍剩余50%以上, 而PyC粉在940℃时已被氧化完全。同时, 由于波阻抗增大, 电子位移极化、界面极化、多重散射和λ / 4干涉相消作用, 使得PyC/BN复合粉在相同厚度下(d=2 mm), 其反射率峰值达到-27.2 dB, 反射率小于-10 dB的频宽为2.6 GHz; 且随着厚度的增加, 其反射率峰值均小于-10 dB, 并出现多重吸收峰。PyC/BN复合粉可作为理想的轻质、耐高温、强吸收的吸波剂应用于微波领域。     

Microwave absorption properties of double-layer absorbers based on spindle magnetite nanoparticles and flower-like copper sulfide microspheres

In this work, the spindle magnetite nanoparticles (SMNPs) and flower-like copper sulfide microspheres (FCSMSs) were synthesized via hydrothermal method. The structures, chemical composition and morphologies of samples were analyzed and characterized in detail. The microwave absorption properties of single-layer and double-layer absorbers were investigated based on the electromagnetic transmission line theory in the frequency range from 2 to 18 GHz. The results show that the double-layer absorbers consisting of FCSMSs as matching layer and SMNPs as absorbing layer display superior microwave absorbing performance compared to the single-layer ones due to the proper combination of magnetic loss of SMNPs and dielectric loss of FCSMSs, and the improved impedance matching characteristics. When the thicknesses of the absorbing layer and the matching layer are 1.6 and 0.4 mm, respectively, the minimum reflection loss reaches ??74.3 dB at 10.9 GHz, and the efficient absorption bandwidth is up to 5.34 GHz (8.46–13.8 GHz). The optimal SMNPs/FCSMSs double-layer absorbers can become a novel microwave absorption material with strong-absorption and broad-band.     

涂层与镀层复合雷达波吸收性能研究

以纳米铁酸镍钴铁氧体复合Co粉、羰基铁粉等为吸收剂,并采用化学镀层和涂层方法,进行了单层、双层和三层沣涂层的吸波性能实验研究.结果表明:双层复合涂层的吸波性能较单层涂层在低频段有较大的提高;三层复合涂层的吸波性能优于双层复合涂层,三层复合涂层反射率小于-5dB的频宽为4.5～18GHz,较双层涂层提高5.4GHz.其中,镀镍层对提高吸波性能作用明显.     

Electromagnetic absorption properties of Sn-filled multi-walled carbon nanotubes synthesized by pyrolyzing

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) filled with Sn nanocrystals were synthesized by metal-organic chemical vapour deposition at relatively lower pyrolysis temperature. Their electromagnetic parameters and microwave absorbing properties were investigated in the frequency range of 2-18 GHz. An obvious increase in the complex permittivity and electric loss tangent of the Sn-filled MWCNTs has been observed. The dielectric and magnetic properties were significantly improved. The Sn nanocrystals encapsulated in MWCNTs modify the electromagnetic parameters of the MWCNTs. The variation of the normalized input impedance induces the enhancement of absorbing properties. The modified MWCNTs exhibit much broader absorbing bandwidth and larger reflectivity than those of unfilled MWCNTs. The calculated results indicate that the Sn-filled MWCNTs have excellent absorbing properties and potential applications in thin thickness and light weight microwave absorbers.