空气层匹配碳纤维吸波涂层的吸波性能

目的探究空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度对碳纤维吸波涂层吸波性能的影响。方法以短切碳纤维为吸收剂,水性聚氨酯为基体树脂,制备雷达吸波涂层。采用扫描电子显微镜和金相显微镜对短切碳纤维和涂层的微观形貌进行分析表征,将碳纤维涂层与空气层进行匹配,并采用矢量网络分析仪测试分析涂层的吸波性能。结果当空气匹配层厚度由1 mm逐渐增加到3.5 mm时,复合涂层的最大吸收峰由高频逐渐向低频移动。匹配厚度为3 mm时,反射率峰值最低(-41 d B)。匹配厚度为2.5 mm时,有效吸收频段(反射率-10 d B)最宽,为8.6~18 GHz。随着碳纤维含量的增加,涂层的最大吸收峰频率均呈下降趋势,有效吸收频段向低频移动。碳纤维含量(质量分数)低于0.1%时,只有碳纤维长度达到3 mm,涂层才具备有效吸波性能。碳纤维含量为0.1%~0.2%,碳纤维长度为2 mm时,涂层吸波性能最好。碳纤维含量超出0.2%,碳纤维长度为1 mm时,涂层已经具备较好的吸波性能。结论通过调节空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度,空气层匹配碳纤维吸波涂层在不同频段均能实现对电磁波的有效吸收。     

Csf/Si3N4复合材料的力学性能和微波介电性能研究

采用热压烧结的方法,以α-Si3N4粉和短切碳纤维为主要原料,以Y2O3和La2O3为烧结添加剂,制备Csf/SiN4复合材料,研究了其力学性能和微波介电性能.结果表明,该Csf/Si3N4复合材料的抗弯强度随纤维含量的增加呈现下降的趋势,是由于碳纤维氧化所产生的缺陷所致;当纤维含量较低时,断裂韧性随纤维含量增大而增大,由于纤维氧化产生的缺陷阻止了裂纹进一步的扩展或使裂纹发生了偏转.当纤维含量超过1%(质量分数)后,随着纤维含量的增大,氮化硅显微结构发生变化,氮化硅陶瓷本身断裂韧性减小,使Csf/Si3N4复合材料断裂韧性逐步降低.当碳纤维含量在0～1%(质量分数)时,随着碳纤维含量的增加,介电常数ε',ε"和介电损耗tanδ均随着纤维含量的增加而增大,而且所制得的复合材料表现出较强的频散效应;当纤维含量继续增加时,在相同的频率下,介电常数下降,材料的频散效应逐渐消失.     

碳纤维/铁硅铝复合吸波材料的性能研究

通过将片状的FeSiAl磁粉与碳纤维以不同的方式复合,制备了不同吸波性能的复合吸波材料。研究表明,该FeSiAl磁粉平行于吸波片表面排列时,材料的反射率最小,吸波性能最强;FeSiAl磁粉垂直于吸波片表面排列时,材料反射率最大,吸波性能最弱。随短切碳纤维含量的增加,材料的反射率提高,并且随频率的增大,材料的反射率逐渐减小。当短碳纤维(长度≤10mm)规则排列时,反射率呈规律性变化,且段数越多,反射率越大,低频段的反射率小于高频段的反射率。     

Csf／Si3N4复合材料的力学性能和微波介电性能研究

采用热压烧结的方法，以α-Si3N4粉和短切碳纤维为主要原料，以Y2O3和La2O3为烧结添加剂，制备Csf／Si3N4复合材料，研究了其力学性能和微波介电性能。结果表明，该Csf／SiaN。复合材料的抗弯强度随纤维含量的增加呈现下降的趋势，是由于碳纤维氧化所产生的缺陷所致；当纤维含量较低时，断裂韧性随纤维含量增大而增大，由于纤维氧化产生的缺陷阻止了裂纹进一步的扩展或使裂纹发生了偏转。当纤维含量超过1％（质量分数）后，随着纤维含量的增大，氮化硅显微结构发生变化，氮化硅陶瓷本身断裂韧性减小，使Csf／Si3N。复合材料断裂韧性逐步降低。当碳纤维含量在0～1％（质量分数）时，随着碳纤维含量的增加，介电常数ε’，ε＂和介电损耗tanδ均随着纤维含量的增加而增大，而且所制得的复合材料表现出较强的频散效应：当纤维含量继续增加时，在相同的频率下，介电常数下降，材料的频散效应逐渐消失。     

碳纤维含量对导电涂层雷达波反射特性的影响研究

目的获得不同碳纤维含量导电涂层对雷达波反射特性的影响规律,实现假目标雷达波反射特性控制。方法选择碳纤维粉为导电功能填料,丙烯酸聚氨酯树脂为粘结剂,制得碳纤维质量分数为0%~20%的导电涂料。研究碳纤维含量对涂层试板雷达波反射特性、涂层表面电阻率的影响,并在聚氨酯泡沫圆锥体构件模型上进行了试验验证。结果碳纤维质量分数从0%增加4%时,涂层表面电阻率从2.40×10~(11)?迅速降低至1.80×10~3?,雷达散射截面积(RCS)从-3.07 dBsm急剧增大至10.54 dBsm;增大到10%时,涂层表面电阻率呈波动缓慢下降的趋势,RCS缓慢增大至11.05 dBsm;继续增至20%时,涂层表面电阻率和RCS均变化很小。构件模型雷达波反射特性测试表明,碳纤维质量分数达10%时,聚氨酯泡沫圆锥体模型的表面电阻率为6.29×10~2?,0°~360°RCS达-7.12 dBsm,与贴铝膜诱饵的RCS(-6.48 dBsm)接近。结论碳纤维含量对涂层表面电阻率和雷达波反射特性的影响显著,在4%~10%为宜,在此范围内,涂层表面电阻率明显降低,呈现明显的金属化特征,雷达波反射特性与金属材料接近。     

纳米铁纤维与羰基铁粉共混制备轻质宽带吸波涂层材料

为降低羰基铁粉吸波剂的密度、提高介电常数,采用轻质、高介电常数的纳米铁纤维与羰基铁粉共混,制备了轻质宽带吸波涂层.研究了纳米铁纤维含量对复合吸波剂微波电磁与吸收特性的影响.结果表明,随纳米铁纤维含量的提高,复合吸波剂的介电常数和磁导率增大.当复合吸波剂中纳米铁纤维含量(质量分数)为2.2%-4.4%时,吸波涂层有更低的面密度和更宽的有效带宽,这是由于在一定范围内提高介电常数,可以改善吸波涂层的匹配吸收特性.     

碳纤维／羰基铁粉吸波涂层

北京工业大学材料学院采用化学镀的方法在碳纤维表面镀覆了一层金属镍，将镀镍后的碳纤维与羰基铁粉混合制备吸波涂层。并对吸波涂层吸波性能进行测试。实验所用碳纤维是低温处理的聚丙烯腈基短切碳纤维，含碳量大于96％，平均直径为7μm，截面形状为近似圆形。长度为3mm，密度为1．74g／cm^3。短切碳纤维的所用羰基铁粉粉体Fe的含量≥97％，其平均粒度为4．5μm，粒径范围为1．5～7．0μm，分布不均匀，有效磁导率(μ)≥2．85。     

C/CF/Cu复合材料界面和抗拉强度研究

采用树脂碳化方法制备了碳/碳纤维(C/CF)先驱丝,用压力浸渗凝固成型方法制备了碳/碳纤维/铜(C/CF/Cu)复合材料,借助抗拉强度测试及扫描电镜下复合材料界面和相组成物分布观察,探讨了C、CF和Cu三组元复合界面特性以及碳纤维丝类型和C/CF先驱丝体积分数对C/CF/Cu复合材料抗拉强度的影响.结果表明,C/CF/Cu复合材料的微观界面是碳纤维单丝-树脂碳化碳-铜双复合界面,此界面属于无化学反应的弱复合界面,铜对C/CF先驱丝的机械锁紧力是提高界面强度和复合材料强度的关键因素.当凝固成型压力为28.5MPa时,1k碳纤维丝的C/CF先驱丝体积分数为25%和3k碳纤维丝的C/CF先驱丝体积分数为44.7%的复合材料的抗拉强度达到较高值,分别为595MPa和587MPa,均为纯铜抗拉强度的3倍以上.3k丝制成的一次C/CF先驱丝内碳纤维丝的数量较多,影响复合材料的界面强度,而选用1k碳纤维丝比较有利.     

碳纤维复合涂层在高压脉冲电场下的杀菌性能研究

目的研究海洋环境下高压脉冲电场对微生物污损的抑制效果和机理。方法采用刷涂法制备碳纤维/环氧防腐涂料复合涂层,研究碳纤维长度和含量对复合涂层的介电性能和表面能的影响以及碳纤维复合涂层在高压脉冲电场作用下的杀菌性能。结果高频电场下,碳纤维长度和含量是影响复合涂层介电性能的主要因素,随着电场强度、频率在设定范围内增加,涂层的杀菌率显著增大;而随占空比的增大,涂层的杀菌率呈先增后减最后趋于平缓的趋势,占空比为0.5时涂层的杀菌率最高达99.8%。结论掺杂0.1%(质量分数)5 mm碳纤维的复合涂层介电性能优良。高压脉冲电场对细菌具有良好杀灭效果,涂层的杀菌率最高可达99.97%。     

轴向外送粉微弧等离子喷涂NiCrAlY/Al_2O_3复合涂层介电性能研究

通过球磨-喷雾干燥工艺破碎、混合及团聚造粒,采用轴向外送粉微弧等离子喷涂技术制备了NiCrAlY/Al2O3复合涂层。分析了涂层的微观结构,研究了NiCrAlY含量对涂层在X波段介电性能的影响。结果表明:随涂层内NiCrAlY含量的增加,涂层中孔隙数量降低,颗粒状NiCrAlY减少,而层片状NiCrAlY数量增加。涂层复介电常数实部(ε')和虚部(ε')随NiCrAlY含量增加而升高。当NiCrAlY含量为61wt%时,涂层的ε'和ε'数值表现出明显的频散现象。     

分散剂涂覆处理对碳纤维在油性基体中分散性能的影响

目的获取效果较好的碳纤维在油性基体中的分散处理方法。方法采用IW,SCAT,MLBH(脂肪醇醚磷酸酯盐)和TEDPS四种分散剂对碳纤维进行涂覆处理,之后于溶剂油D80中分散,以表面电荷量和浊度值对其分散性进行评价,并分析分散剂浓度、分散剂类型、碳纤维长度、分散体系碳纤维浓度对分散效果的影响。对最佳条件下分散前后的碳纤维进行表面形貌结构与化学组成的对比表征。结果采用四种分散剂对碳纤维表面进行涂覆处理,均能有效改善碳纤维在油性材料中的分散性,其中以油溶性离子型表面活性剂MLBH的处理效果最好。分散剂浓度存在一最佳值;碳纤维越长,越不利于分散;分散体系碳纤维浓度越低,越有利于分散。结论 MLBH最佳浸丝浓度为0.3%(质量分数)。考虑到工业应用需求,浸丝后的碳纤维以长度10 mm、质量浓度50 mg/L进行分散时,分散效果最好。     

PVP对石墨烯/Fe3O4复合吸波材料形貌及吸波性能的影响

目的研究分散剂PVP对Fe_3O_4在石墨烯表面分散性的影响,以获得吸波性能良好的吸波材料。方法采用溶剂热法制备石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、X射线光电子能谱、矢量网络分析仪等对石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料进行表征,并研究了PVP添加与否在石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料形貌及吸波性能的影响。结果添加PVP后的石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料与未添加PVP的相比,Fe_3O_4在石墨烯表面的团聚现象明显减少,尺寸显著减小。通过计算机模拟反射率,未添加PVP的石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料在匹配厚度d=2.00 mm时,在16.25 GHz处达到最大反射损耗-18.79 dB,复合材料反射损耗小于-10 dB的频带宽度可达4.1 GHz。添加PVP的复合材料在匹配厚度d=2.00 mm时,在16.25 GHz处达到最大反射损耗-25.88 dB,复合材料反射损耗小于-10 dB的频带宽度可达4.5 GHz,相比未添加PVP的复合吸波材料,反射损耗小于-10 dB的频带宽度增加0.4 GHz,最大反射损耗提高7.09 dB。结论 PVP能提高Fe_3O_4在石墨烯表面的分散性,并在石墨烯表面形成良好的导电网络,使复合材料的吸波性能明显提升。     

新型碳系吸波涂层材料研究进展

作为解决电磁污染问题与实现装备战场隐身的有效手段,吸波涂层材料具有广泛的应用前景。碳系材料因其广泛的来源、简单的制备工艺、低密度、高导电率等优点,在吸波涂层材料领域受到国内外研究人员的高度重视。对吸波涂层材料的损耗机制进行了叙述,介绍了电阻型损耗、电介质型损耗以及磁损耗三种损耗机制中电磁波的损耗和吸收原理。综述了碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳系材料的特性及其在吸波涂层材料领域的研究现状。对碳纤维进行活化处理或使用多孔碳纤维、螺旋碳纤维等代替普通碳纤维能够有效提高其吸波性能。碳纳米管具有多种结构,其中阵列状多壁碳纳米管吸波性能最佳,采用一些具备磁损耗的材料与碳纳米管进行共混、包覆或填充处理是目前的主要研究方向。石墨烯几乎没有磁损耗,单独使用时,阻抗匹配较差,影响其吸波性能的发挥,通常将石墨烯与磁损耗型材料复合,改善材料的阻抗匹配,提高吸波效果。最后,根据碳系吸波涂层材料的研究现状,对其未来的发展方向进行了展望。     

Dielectric properties of eight-harness-stain fabric glass fiber reinforced polyimide matrix composite in the THz frequency range

Electromagnetic wave transmittances of eight-harness-stain fabric glass fiber reinforced polyimide matrix composite with ≈1.1 mm thickness were measured in a terahertz (THz) frequency range using a terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) system. The transmittance value is nearly zero at a frequency of 1.0 THz. The real part of the complex dielectric constant is 3.87 in the frequency range from 0.2 to 1.0 THz, and it is almost frequency independent. Conversely, the imaginary part of the dielectric constant linearly increases with increase of the frequency from 0.12 (0.2 THz) to 0.33 (1.0 THz). The dielectric properties of the eight-harness-stain fabric glass fiber reinforced polyimide matrix composite were also estimated from those of the E-glass fabric and matrix using a series model for the dielectric constant and the dielectric loss tangent.     

CaCu3Ti4O12／NiCuZn铁氧体基磁电复合材料研究

将CCTO（CaCu3Ti4O12）与NiCuZn铁氧体进行复合,系统地研究了组分变化对这种新型磁电复合材料的烧结性能、晶相结构、显微结构和磁电性能的影响。随后,为了实现复合材料的低温烧结以及综合考虑复相陶瓷的磁电性能,选取80％（质量分数,下同）NiCuZn铁氧体／20％CCTO组分,以BBSZ（Bi2O3-H38O3-SiO2-ZnO）玻璃作为助熔剂,研究了CCTO／NiCuZn铁氧体基复合材料的烧结行为和磁电性能。结果表明,掺杂BBSZ后,900℃下烧结的所有样品的密度均达到了复相陶瓷理论密度的95％,且复相陶瓷的介电常数和磁导率在1～30MHz范围内均不依赖于频率的变化。在10MHz的频率下,当BBSZ的含量从0增加到3％时,复相陶瓷磁导率μ从13．2增加到47．9,磁损耗tanδμ从0．022下降到0．017,同时,样品的谐振频率从10^9Hz左右移动到3．2×10^8Hz。相应地,复相陶瓷的介电常数F从9．2增加到16,介电损耗tanδε从0．069下降到0．012。这一优异的整体性能使其有望实际应用。     

Influence of composition on friction-wear behavior of composite materi-als reinforced by brass fibers

In the study, for the composite materials reinforced by brass fibers, the influence of dominant ingredients, such as organic adhesion agent, cast iron debris, brass fiber, and graphite powder, on the friction-wear characteristics was investi-gated. The friction-wear experiment was carried out on the block-on-ring tribometer MM200. The worn surfaces of the fric-tion pair consisting of the composite materials and grey cast iron HT200 under dry sliding friction were examined using scanning electron microscope (SEM), energy dispersive analysis (EDX) and differential thermal analysis-thermogravimetric analysis (DTA-TAG). The experimental results showed that the friction coefficient and the wear loss of the composite ma-terial increase obviously with the increase of cast iron debris content, but decrease obviously with the increase of graphite powder content, and increase a little when the mass fraction of brass fiber was over 19%, and the orientation of brass fiber has obvious influence on friction-wear prop     

短炭纤维增强C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能

采用温压？原位反应法制备C/C-SiC复合材料,利用QDM150型摩擦试验机研究短炭纤维（SCF）长度和纤维体积分数对C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：C/C-SiC制动材料能够保持较高且稳定的摩擦因数;SCF的体积分数将影响C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能,纤维体积分数为10%时,材料具有适中的摩擦因数和较低的磨损率;SCF长度对C/C-SiC制动材料的摩擦磨损性能有显著影响,炭纤维长度为12 mm时,材料具有最佳的摩擦磨损性能。     

Effect of Carbon Nanotube Dispersion on Mechanical Properties of Aluminum-Silicon Alloy Matrix Composites

This study has been carried out to reinforce the commonly believed fact that the dispersion of carbon nanotubes in a composite has a profound effect on the properties of the composite. In this study, ball milling was carried out using two different parameters to obtain distinctly different degrees of dispersion of carbon nanotubes (4 wt.%) in Al-9 wt.% Si powders. Composite disks, 80 mm in diameter, having good and bad dispersions of carbon nanotubes were obtained by hot pressing. Optical micrographs and Raman spectroscopy images showed the presence of larger carbon nanotube clusters in the bad dispersion sample. Transmission electron microscopy images confirmed the presence of large clusters in the bad dispersion sample, while the good dispersion sample showed individual carbon nanotubes in the Al matrix. Nanoindentation results indicated a 41% increase in the hardness and a 27% increase in the elastic-to-plastic work ratio, while compression tests indicated a 185% increase in compression yield strength and a 109% increase in fracture strength with improvement in carbon nanotube’s dispersion.