电磁屏蔽材料与吸波材料的性能测试方法及进展

材料表征技术是材料研究的基础,近年来各种新型电磁屏蔽材料和吸波材料的快速发展,对该类材料的性能测试技术提出新的要求。系统介绍目前国内外常用的测定材料电磁屏蔽性能和吸波性能的方法、装置和工作原理,对各测试方法进行归类,并对其使用条件、应用范围和优缺点进行评述。     

表面改性SiO2复合材料吸波性能的研究

为制备质量轻、吸收频段宽的电磁波吸收涂层，采用高压液相氢还原工艺对Si02粉体进行表面镀镍改性处理，并制备了表面改性Si02涂层。经SEM、XRD分析表明，表面改性后的Si02粉体表面形成了较好结晶程度的Ni层，且随镀镍量的增加表面Ni包覆层逐渐趋于完整。研究了表面改性Si02涂层在8～18 GHz范围内的吸波性能，考察了镀镍量、粉体含量和涂层厚度对表面改性Si02涂层吸波性能的影响。研究结果表明：镀镍量为75%的表面改性Si02粉体，在含量为65%，厚度为2 mm时，涂层具有较好的吸波性能；最小反射率达到- 14.6 dB，对应的频率为17.15 GHz，小于- 10 dB的吸收带宽为7 GHz。     

Al2O3含量对Ti3SiC2/Al2O3复合材料抗氧化性能的影响

以Ti、Si、炭黑为原料,通过引入Al2O3,采用热压法制备了Ti3SiC2/Al2O3复合材料。通过X-射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析研究了Ti3SiC2/Al2O3复合材料的氧化行为。结果表明:添加Al2O3的试样抗氧化性优于纯Ti3SiC2试样,这是因为在1 300℃之前,形成α-Al2O3、TiO2和SiO2的混合层,且α-Al2O3集中到氧化层表面呈连续分布,形成致密氧化层。而在1 300℃之后试样表面则生成Al2TiO5抗氧化层。     

60GHz波段吸波体特性的测量

探讨了测量毫米波段(60GH_z)吸波体吸波特性的方法,用该测量方法测量了吸波体的吸波特性。测量结果证明,用反射功率法(测量间距1.5m,试样9.3cm×9.3cm)可以取得50dB的测量范围,测量误差为2dB左右。     

镀Al空心玻璃微球/Ni-Zn铁氧体/环氧树脂复合材料的吸波性能研究

利用磁控溅射的方法对空心玻璃微球表面镀Al,研究了由镀Al空心玻璃微球/Ni-Zn铁氧体制成的复合材料在雷达波频段范围内的电磁特性,利用模型计算了所制备样品的微波反射率,并与实测反射率进行对比。结果表明,随着镀Al空心玻璃微球含量的增加,复合材料介电常数实部,虚部均增加,而磁导率的实部和虚部均减小;计算反射率数值与实测数值基本相吻合。由此可见,通过改变镀Al空心玻璃微球和Ni-Zn铁氧体的比例,可以调节电磁参数,提高材料的吸波性能。     

镀钴碳纳米管/环氧树脂复合材料吸波性能研究

为了在雷达X波段(8～12GHz)内获得良好的吸收效果,采用对KOH活化处理后的碳纳米管(CNTs)进行化学镀钴,然后均匀分散在环氧树脂中制成碳纳米管/环氧树脂复合材料。用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、XRD对镀钴多壁碳纳米管进行微观表征,用弓型法测量在2.0～18.0GHz频段内的雷达吸波性能,用高阻仪测试复合材料试样的体积电阻率。测量数据表明,在相同的碳管质量分数(2%)下,与原生碳管相比,镀钴碳管/环氧树脂复合材料的单吸收峰成功移至X频段,吸收频宽(R<-10dB)明显增大,吸收强度也有所增强。新型碳纳米管/环氧树脂复合材料的体积电阻率在106～107Ω·cm数量级,具备良好的抗静电能力。     

弹性聚合物基吸波复合材料的研究进展

随着雷达探测技术在军事领域的大规模应用,航空飞行器等军事作战武器在复杂多变的作战环境中受到了严重的威胁。发展具有压缩弹性和吸波性能一体化的复合材料,使其在雷达探测内达到高机动、高巡航和隐身特性是提高其生存能力和军事作战能力的关键措施之一。本文重点综述了弹性聚合物基吸波复合材料的吸波机制,分析了影响吸波性能和压缩性能的各种因素,并对未来弹性聚合物基吸波复合材料的发展方向进行了展望。     

涂料型吸波体的实用研究

以改进涂料型吸波体的厚度、粘度、带宽和厚度允许偏差为目的,开发出三种涂料型吸波体;1)在涂料中混入铁氧体粉末和镀镍云母的混合型。2)在涂料中混入表面镀镍的铁氧体粉末的电镀型。3)频带宽、厚度允许偏差大的宽带型。厚度分别为1.2mm、1.6mm和2.3mm。第3种的厚度允许偏差为±0.3mm,它是由防锈层、吸波体层和表面涂层构成的,实用评价试验结果得到了平均反射系数为-22.4dB的良好特性。可靠性(耐老化、盐水喷雾、风蚀、热冲击)试验证明吸波性能、物理性能和机械性能都符合要求。     

载流条件下Al2O3/Cu复合材料的摩擦磨损特性研究

采用内氧化法制备了Al2O3/Cu复合材料,研究了该复合材料在载流条件下的摩擦磨损特性,并进行了微观组织结构分析。结果表明:采用内氧化法制备的Al2O3/Cu复合材料,在铜基体中弥散分布着纳米级的Al2O3颗粒;在载流条件下,该复合材料的抗摩擦磨损性能显著优越于铬青铜合金;电流较小时具有磨粒磨损和粘着磨损的共同特征,电流较大时以粘着磨损为主。在试验范围内,电流较载荷对磨损率的影响显著。     

纳米复合双层雷达吸波涂层研究

采用等离子喷涂工艺制备纳米复合镍粉/羰基铁粉双层雷达吸波涂层,并研究涂层的吸波性能。结果表明,双层涂层的吸波性能明显优于单层涂层的吸波性能,涂层厚度为1mm时,吸波曲线在6～18GHz频段内的反射率低于-5dB,吸收峰值达到-17.96dB。     

La2O3/Al2O3氧化物添加比对Csf/SiC复合材料力学特性的影响

利用热压烧结技术制备高致密度短碳纤维增韧碳化硅陶瓷基(Csf/SiC)复合材料。研究稀土氧化物添加比对烧结后Csf/SiC复合材料微观结构、力学特性和增韧机制的影响。结果表明:随着烧结助剂中La2O3含量增加,烧结后材料中SiC颗粒平均粒径减小,相对密度逐渐降低,而强度和韧性则先增加后降低;颗粒桥连、纤维拔出和裂纹偏转是该材料体系的主要增韧方式。     

Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶软磁粉体的制备工艺与微波电磁性能

研究热处理工艺、材料粒度对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9材料微波电磁性能的影响,对该类材料的微波电磁性能和吸波性能进行测试。结果表明:热处理工艺对材料的微波电磁性能产生较大的影响,达到晶化条件的热处理工艺有利于提高材料的电磁性能;随着材料粒度的减小,微波电磁性能提高,电磁参数之间的匹配性提高;Ⅴ级粒度材料的最低反射率达到-12 dB,低于-5 dB的频宽达12.5 GHz。     

废水溶液化学组分对O3/H2O2氧化TNT功效的影响

为评价TNT废水中不同化学组分对O3／H2O2降解功效的影响,选择HCO^-3、NO^-3、SO^-4、HCOO^-、Cu^2 及AJ^3 等进行了实验研究。以TNT去除率为评价指标,结果表明,溶液中HCO^-3、HCOO^-及Cu^-2 对O3／H2O2去除TNT功效具有抑制作用,其抑制能力的大小为Cu^2 ＞HCOO＞HCO^-3;Al^3 具有促进作用;NO^-3、SO^-4对O3／H2O2去除TNT功效几乎没有任何影响。     

废水溶液中金属离子对O3/H2O2氧化TNT能力的影响

结合实际TNT废水的水质状况,以Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)及Al(Ⅲ)等为代表,以TNT去除率及反应动力学常数为评价指标,实验研究了金属离子对O3/H2O2降解TNT功效的影响。结果表明,金属离子对O3/H2O2去除TNT功效受控于金属的种类及浓度:Cu(Ⅱ)具有抑制作用;Mn(Ⅱ)浓度较低时,具有促进作用,浓度较高时则具有抑制作用;Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)浓度较低时,具有抑制作用,浓度较高时则具有促进作用;Al(Ⅲ)具有微弱的促进作用。分析认为,尽管Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)及Mn(Ⅱ)等都对去除TNT产生抑制作用,但前三者主要影响.OH的形成,而后者则影响.OH的寿命。     

铁氧体水泥基微波吸收复合材料的初步研究

运用电磁场基本理论 ,研究混凝土—空气界面对微波的反射系数。当视水泥砂浆为无损耗电介质时 ,其对微波的反射系数绝对值接近于 1。以铁氧体吸收剂和水泥复合方法 ,制备具有微波吸收特性的混凝土 ,当吸收剂含量为 33% (质量分数 )时 ,厚度为 3mm的混凝土 ,对于频率为 8～ 12GHz的垂直入射电磁波 ,具有最小约 - 7dB ,最大 - 15dB的微波吸收性能。由于对电磁波反射能力的相对减弱 ,与水泥砂浆相比 ,含有吸收剂混凝土的电磁屏蔽效能有所下降。但这类材料在新型隐身型防护工程构筑、电磁辐射污染减弱以及屏蔽电磁辐射等研究领域具有潜在应用前景     

添加MgB2对铝碳耐火材料抗氧化性能的影响

研究以MgB2为添加剂对铝碳质耐火材料抗氧化性能的影响,并探讨其抗氧化机理。结果表明:MgB2先与CO气体反应生成MgO、B2O3和C,生成的MgO与Al2O3反应生成MgAl2O4,B2O3与Al2O3反应生成Al18B4O33,其对铝碳质耐火材料的抗氧化起到至关重要的作用,原因在于MgAl2O4有一定的体积膨胀,使材料更加致密,限制氧气的侵入;Al18B4O33覆盖在基质表面,阻止材料的氧化。     

凝胶模板法制备RDX/B/Fe_2O_3纳米复合含能材料

采用溶胶凝胶法制备Fe2O3凝胶模板,加入黑索今(RDX)和硼(B)粉,制得RDX/B/Fe2O3复合湿凝胶,利用超临界CO2流体干燥工艺对其进行干燥,得到RDX/B/Fe2O3纳米复合含能材料。讨论了湿凝胶制备和超临界CO2流体干燥工艺中对凝胶结构和粒子大小的影响因素,获得了最佳制备工艺条件:Fe3+浓度0.20mol·L-1,n(Fe3+)∶n(C3H6O)=1∶15,超临界流体的温度40℃和压力10 MPa,干燥釜升压时CO2流入的速率15L·h-1,干燥釜平衡换气时CO2流体的流速2L·h-1。在此条件下制备得到纳米复合含能材料RDX/B/Fe2O3(质量比为90∶2∶8),利用扫描电镜,差示扫描量热分析了样品的微观形貌和热分解特性,测试了机械感度。结果表明,所得纳米含能材料粒度为30~50nm;RDX/B/Fe2O3分解放热起始温度比原料RDX提前了7℃,放热量提高了885J·g-1,机械感度H50=40.8cm。     

旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水

研究了在旋转填料床中O3/H2O2法处理TNT红水的特性规律。考察了超重力因子β、O3/H2O2摩尔比、红水初始pH值、液气比等因素对红水化学需氧量(COD)去除率的影响。结果表明,随着pH值的增大超重力因子β对COD去除率的影响增大,β大于100后COD去除率增大趋势变缓;最佳初始pH值为11左右;H2O2与O3最优摩尔比为1左右;COD去除率随液气比增大呈先增大后减小的趋势,适宜的液气比为0.25。     

La2O3-TiC/W复合材料的制备与力学性能研究

采用粉末冶金法制备La2O3和TiC协同增强钨基复合材料,研究La2O3-TiC/W复合材料的室温力学性能。结果表明:与纯钨相比,La2O3和TiC显著提高材料的硬度、弹性模量、抗弯强度和断裂韧性;La2O3-TiC/W复合材料抗弯强度在TiC的质量分数为5%时出现最大值898MPa,断裂韧性在TiC的质量分数为10%时出现最大值10.07MPa.m1/2。质量分数为1%的La2O3与质量分数为5%的TiC协同作用时,La2O3-TiC/W复合材料具有较好的综合力学性能。     

无水硝酸中N2O4和N2O5含量的分析

采用滴定法和滴定与核磁共振(NMR)谱相结合的方法分析了N2O4N2O5HNO3体系各组分的含量,并对滴定法和滴定与NMR谱相结合法的分析结果进行了比较,研究了不同的氧化剂、取样方式以及不同的溶剂对分析结果的影响。结果表明滴定法和滴定与核磁共振光谱相结合法分析N2O4N2O5HNO3体系是可行的。硫酸铈作为氧化剂较高锰酸钾作为氧化剂的分析结果准确度高;安瓿球取样较移液管取样分析结果准确;纯水作为溶剂较氢氧化钠作为溶剂的分析结果的重现性好、准确度高。