内嵌金属周期结构的宽频复合吸波材料

采用羰基铁粉/高密度聚乙烯(CIP/HDPE)和碳纳米管/高密度聚乙烯(CNTs/HDPE)2种复合材料构造了复合层叠微波吸收材料,对其物理特性、吸波性能进行了电磁仿真和实验研究。结果表明,不同吸波机理材料叠加能拓展吸波频段宽度,但最终效果受电磁波传输机理制约。文中进一步提出利用激光直接成型(LDS)技术将高精度、高清晰度的金属周期结构(超材料)嵌入到层叠吸波材料内部,利用金属超材料的"带通"和"带阻"特性实现电磁波在吸波材料中分频段传播和吸收,从而拓展吸收带宽。利用数字仿真技术证明了利用金属超材料实现频段分离的可行性。在微波暗室中采用弓形法进行反射率测试,厚度3 mm内嵌超材料的复合吸波材料在6.6～18 GHz频带内微波吸收在90%以上,是高性能的超薄超宽频吸波材料。     

以中空多孔碳纤维为主体的轻质吸波材料吸波性能研究

根据阻抗匹配原理和电磁波传播规律,以中空多孔聚丙烯腈(PAN)碳纤维为主要吸收剂,分别添加以炭黑、碳纤维和羰基铁粉为吸收剂的匹配层,制备了双层轻质雷达吸波材料,并考察了其吸波性能.结果表明,双层结构设计和不同吸收剂的复合对提高材料的吸波性能起着重要的作用.以羰基铁粉作吸收剂的匹配层比以炭黑和碳纤维作吸收剂的匹配层对提高以中空多孔碳纤维吸波材料的吸波性能更为显著.所制备的材料在厚度为2.90mm,密度为1.28g/cm³时,在4~18GHz频率范围内反射率≤-8dB的带宽为11.42GHz,反射率≤-10dB的带宽为10.90GHz.     

宽频吸波涂层的探索

在电磁场理论基础上,提出了利用复合吸收剂和阻抗匹配技术等拓宽频带方式,并对复合吸收剂和多涂层结构进行了基础性试验,结果表明这种复合吸收剂在宽频吸波方面具有较大优势.     

尖锥型结构宽频吸波材料设计

基于吸波材料阻抗匹配的要求,设计了一种尖锥型吸波结构.该吸波结构是由一系列圆锥阵列排布在基板上组成.以尖锥的夹角和在尖锥表面涂覆导电涂层的方阻为参数,利用数值方法分析得到在尖锥夹角为15°、表面方阻为200Ω/sq时,在较宽频带范围内吸波性能优良.利用设计参数制备得到的尖锥型吸波材料的反射率测试结果表明:在设计参数条件下,吸波材料在2～18 GHz频率范围内,反射率低于-10 dB的带宽为14.4GHz,反射率低于-20 dB的带宽为13.3 GHz,最强吸收峰在7 GHz处,吸收峰强度为34.2 dB,尖锥型结构吸波材料具有宽频带强吸波效果.     

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.     

吸收剂含量对结构吸波材料吸波性能的影响

用实验和理论计算研究了碳黑、铁氧体含量对碳纤维毡／环氧树脂结构吸波材料吸收性能的影响。并由此制得了最在吸收率为－１４．９３ｄＢ、吸收率超过－１０ｄＢ的有效带宽接近雷达的整个工作频率区间的较高性能结构吸波材料的厚度为５ｍｍ,密度为１．２２ｇ／ｃｍ＾２３     

吸波材料及其在舰船上的应用

本文综合论述了吸波材料的工作原理、类型、研制现状及发展方向，讨论了今后发展的重点及应注意的问题，并介绍了吸波材料在舰船上的应用情况。     

复合吸波剂填充水泥基材料吸波性能研究

对水泥基掺杂混合吸波剂复合材料的吸收性能进行了研究，在水泥基体中分别填充不同比例的炭黑／二氧化锰、炭黑，铁粉、炭黑／铁氧体并进行吸波性能测试，结果表明试样在2．6～18GHz频段内具有更强的吸收性能，〉10dB的带宽最多可达12．4GHz。并用阻抗匹配和谐振理论解释了吸波剂含量和种类对吸收性能及吸收峰的影响。     

吸波材料的研究进展

综述了目前国内外吸波材料的研究动态,介绍了传统吸波材料以及新型吸波材料,如铁氧体吸波材料、碳纤维结构吸波材料、纳米吸波材料、手性吸波材料,多晶铁纤维吸波材料,导电高聚物吸波材料,雷达红外兼容吸波材料的研究状况.     

手性吸波材料研究进展

手性吸波材料是近年来发展起来具有良好吸波性能的隐身材料,它具有手性参数可调、吸波频带宽等优点。通过对材料手性参数的调整,可以达到预期吸波效果,使吸波材料的制作更具有针对性。对手性吸波材料的吸波机理进行了阐述,综述了3种常见的手性吸波材料——金属手性微体、螺旋炭纤维和手性导电高聚物的研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

电磁屏蔽与吸波材料研究进展

分析了电磁屏蔽与吸波材料的工作原理,综述了电磁屏蔽材料与吸波材料国内外研究进展与应用.     

多孔性水泥-聚苯颗粒材料的吸声性能研究

水泥-聚苯颗粒材料被广泛用作外墙外保温材料,通过特殊制备工艺可形成多孔性结构,从而同时具备吸声功能,改善建筑环境.以水泥为胶凝材料,以聚苯颗粒为骨料,以聚丙烯纤维和可再分散乳胶粉为增韧材料,采用半干料压缩工艺成型制备吸声材料,分析了水泥用量和蒸汽养护对材料吸声性能的影响.结果表明:水泥掺量越高,在高频段的吸声系数越低,但水泥掺量过低对低频声的吸收不利;蒸汽养护使材料表面形成了空腔共振吸声结构,对提高一定频率下的吸声性有利,根据理论计算了空腔共振吸声结构提高吸声性的频率范围,结果与实测结果一致,分析认为通过调整聚苯颗粒粒径可实现在相对较宽频率范围的高效吸声;纤维提高了抗折强度,可在保障强度的前提下降低水泥用量以提高吸声性.     

Multi-scale 3D imaging of absorbing porous materials for solid oxide fuel cells

The performance of advanced functional materials for fuel cell applications are closely linked to the material composition and morphology at the micro and nano-scales. 3D characterization techniques that can provide bulk information at these fine scales are therefore essential for microstructure optimization of these materials. Here, the X-ray nano-holotomography technique is used to image various multi-phase and absorbing solid oxide fuel cell electrodes. Different porous structures for typical commercial cells and innovative electrode designs obtained using a freeze-casting process are studied. Taking advantage of the geometrical setup and the use of high energy X-rays, both large reconstructions (field of view: 150 µm) and local tomography at higher resolution (field of view: 50 µm) can be performed on the same sample to have a multi-scale approach. This produces highly representative sample volumes with a size/resolution ratio that allows the geometric and physical properties of the materials to be calculated, e.g., connectivity of each phase, mean particles diameters, specific surface area, particle size distributions, tortuosity factors, and densities of triple boundary lengths.     

双连续相微乳液聚合制备多孔材料

反相(W/O)或双连续相微乳液聚合制备多孔材料是近年研究的热点。研究了双连续相微乳液聚合制备多孔吸油材料:以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯为共聚单体(油相),水/乙醇为混合水相,偶氮二异丁腈为引发剂,十二烷基硫酸钠为乳化剂,调节油相和水相比例,配制出双连续相微乳液。聚合在无搅拌下进行。对聚合物进行SEM观测表明,当混合水相含量在30%～43%(质量分数,下同)区域内,得到连续开孔材料。仅对多孔材料制备工艺进行研究分析及孔特性进行了表征,吸油材料的研究将在后续文章中报道。     

铁氧体及其复合吸波材料的研究进展

吸波材料既可减少电磁污染,又能达到军事装备隐身的目的,要求具有“薄、轻、宽、强”的特点。铁氧体吸波材料阻抗匹配较好,吸收强,研究早且使用多。但铁氧体吸波材料的密度大、吸收频带窄、热稳定性差的缺点限制了其应用。通过离子取代,设计微观形貌,与碳材料、高分子材料、MXene等进行复合,可有效提高铁氧体吸波材料的综合性能。本文总结了改善铁氧体吸波材料性能的主要方法及近几年的研究进展,并展望了进一步的研究方向。      

电磁吸波材料的研究现状与发展趋势

随着电子设备在军事、通讯、医疗、交通等领域的广泛应用,电磁干扰和电磁辐射问题日益加剧。电磁吸波材料可以将进入材料内部的电磁波能量转化为热能或其他形式的能量耗散掉,是一种直接有效的电磁污染防控手段。因此,国内外研究者围绕高性能吸波材料的开发及应用投入了大量研究。结合国内外研究现状对电磁吸波材料的吸收理论进行了简要概述,并对吸波材料的分类进行了总结归纳,重点探讨了吸波材料结构设计对电磁波吸收性能提升的作用机制,最后从吸波材料应用的“兼容化、复合化、智能化、环保化”方面对其发展趋势进行了展望,旨在为新型及高性能吸波材料的开发提供研究思路和理论依据。     

吸声材料制备、性能研究进展

近年来,吸声材料的发展突飞猛进,在交通建筑等邻域应用广泛.综述了吸声材料的特点和研究进展,探讨了基本吸声原理.此外,从吸声材料的制备入手,着重介绍了多孔吸声材料、共振吸声材料和复合吸声材料各自的吸声特性及材料结构的研究进展;如何利用材料内部结构的改善实现高效降噪是吸声材料科研领域研究的重点方向;最后提出了如何将声学材料...     

超分子模板孔隙材料的研究现状与展望

对超分子化学的概念、特征及超分子有序体进行了简单的说明.综述了利用囊泡、表面胶团、溶致液晶、混合表面活性剂等超分子模板方法制备孔隙SiO2膜、薄片、分子筛、新型沸石类介孔材料及其它非硅基孔隙材料的制备方法和形成机理,指出了存在的问题,提出了利用超分子膜板法制备孔隙材料的发展前景.     

Special issue on electromagnetic wave absorbing materials

Journal of Materials Science: Materials in Electronics -