嵌入分形频率选择表面的低频超薄吸波层的设计

研究了频率选择表面对超薄多层微波吸波体在低频(L和S频段)吸波性能的影响. 分别采用硫化工艺和激光刻蚀方法制备出传统的微波吸收材料(MAM)--橡胶板和FSS层, 然后利用它们合成多层微波吸波体(MMA)样品, 在NRL弓形法测试系统中测量该样品的反射率. 发现随着FSS层在传统吸波材料层中的引入, 确实可以增强整个多层吸波体在低频段的吸波性能. 实验结果显示, 当两个FSS层在多层吸波体中适当排列时, 可以在1 GHz得到一个–3.49 dB的反射率峰值, 最大反射峰值可达–9.35 dB, 这时的样品厚度是1.8 mm. 本研究为吸波材料的吸波性能向低频段的拓展提供了一种有效的方法.     

含容性频率选择表面铁氧体吸波材料的实验研究

通过热压成型工艺制备了含容性FSS结构的铁氧体复合吸波材料,按GJB2038-94标准,利用Agilent公司的矢量网络分析仪PNA8363B采用弓形测量法在8～18GHz频率范围对复合材料的反射率进行测试.研究结果表明,FSS的缝隙宽度、缝隙间距、FSS结构的方块电阻以及FSS结构的放置位置对复合材料的吸波性能都有很大影响.这些参数都存在一个最佳值,在其他条件不变的情况下,缝隙宽度为5mm,缝隙间距为7.2mm,FSS方块电阻为60Ω/□时,复合材料的吸波性能最好.FSS在复合材料中间层相比在面层和反射层,复合材料具有较好的吸波性能.通过设计FSS结构的频率特性可以达到改善材料吸波性能的目的,为高性能吸渡材料的设计提供一条可行的途径.     

干涉型多层吸波材料研究

综合介绍了干涉型多层吸波材料的吸波原理及其国内外研究现状，并分别研究了干涉型多层吸波材料三种基本类型：一般干涉型吸波材料、Jauman吸收体和频率选择表面（FSS）吸收体的一般结构、应用以及分析与方法，得出FSS吸收体较之其他类型具有更优的吸收性能和更高的实用价值，最后指出了干涉型吸波材料发展的新方向是有源FSS吸收体。     

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.     

碳化硅吸波性能改进的研究

采用三种不同的方法对碳化硅粉在2-18GHz范围的吸波性能进行了改进。化学还原的方法制备出粒度约为0.2μm左右的超细镍粉，与碳化硅混和，在一定的配比下制备成吸波涂层材料大幅度改善了吸波性能。吸波涂层最小反射率能够达到-23.59dB，提出了微观层复合的设想，并利用化学镀的方法对碳化硅粉表面进行了改性处理，使金属镍沉积在碳化硅颗粒的表面，材料在合理配比下的最小反射率为-22.07dB，采用宏观层复合的方法，将超细镍粉涂层与碳化硅涂层复合制备成多层吸波材料，改善了吸收峰值和吸收带宽。     

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。     

膨胀石墨基纳米镍、铁、钴化学镀制备复合吸波材料

为了获得薄、轻、宽、强等性能理想的吸波材料,采用化学镀的方法在膨胀石墨表面镀覆纳米镍、镍钴、镍铁钴,制备了复合吸波材料.SEM和EDs分析证实,膨胀石墨表面镍层、镍钴层、镍铁钴层的镀覆厚度约为70～150 nm.采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了复合吸波材料在2～18 GHz内的复介电常数(ε=ε'-jε")和复磁导率(μ=μ'-jμ").用吸收屏理论公式计算了反射率损耗(R.L)、匹配频段(fm)及匹配厚度(dm).结果表明,当dm=0.3 mm时,镀覆镍铁钴层的复合吸波材料最低的反射损耗达-28 dB,对应的fm=13.5 GHz,R>L<-10 dB时频宽达7.5 GHz.本法制备的复合吸波材料符合"轻、薄、宽、强"的现代要求.     

十字型电阻贴片频率选择表面吸收体吸波性能研究

本工作用有限元法对十字型电阻贴片频率选择表面(FSS)吸收体的吸波性能进行了研究,结果表明:改变十字型电阻贴片FSS的周期排列方式、周期尺寸、FSS单元的尺寸、FSS的方阻、介质层厚度均可对其吸收峰的位置、峰值以及带宽进行调节,并且调节范围较大,计算结果与实验结果基本吻合.研究表明这种结构具有传统Salisbury吸收体所不具有的优势.     

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.     

含Minkowski活性碳毡电路屏复合材料的吸波性能研究

研究了含Minkowski活性碳毡电路屏复合材料的微波吸收特性,并对电路屏的吸波机理进行了初步的探讨。结果表明,含Minkowski活性碳毡电路屏复合材料的吸波性能与电路屏阵列单元的尺寸密切相关,经合理设计,复合材料在5.3～18GHz频率范围内有-10dB以下的吸收,有效带宽达12.7GHz。复合材料对电磁波的主要吸收机制是电磁波在电路屏和反射板之间的多次反射、衰减。     

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.     

Fabrication and electromagnetic characteristics of microwave absorbers containing carbon nanofibers and NiFe particles

The objective of this study is to develop microwave absorbers by using both dielectric and magnetic lossy materials. Carbon nanofibers (CNFs) were used as dielectric lossy materials and NiFe particles were used as magnetic lossy materials. Twelve kinds of composite specimens were fabricated and classified into dielectric, magnetic, and mixed types. Their complex permittivities and permeabilities in the range of 2–18 GHz were measured. Parametric studies to aid in the design of single-layered radar absorbing materials (RAMs) were performed. The mixed RAMs generally showed improved absorbing characteristics with thinner matching thicknesses. The present mixed RAM showed the 10 dB absorbing bandwidth of 4.0 GHz in the X-band (2.00 mm thickness) and 6.0 GHz in the Ku-band (1.49 mm thickness). The measured absorbing properties of selected specimens were in very good agreements with simulations.     

Critical analysis of frequency selective surfaces embedded composite microwave absorber for frequency range 2–8 GHz

Radar wave absorbers are important for the reduction of radar cross section of the target for stealth applications. Earlier the radars were available in the frequency range 8–12 GHz (X-band) and 12–18 GHz (Ku-Band). Due to recent advancement in radar technology, radars are now available from 2 to 18 GHz frequency range. So there is an urgent need to develop such a material that can work as radar wave absorber in the lower frequency band of the microwave spectrum i.e., 2–8 GHz. For this purpose the selection of material is an important criterion as the radar wave absorption depends primarily upon the material characteristics i.e., complex permittivity and complex permeability. For lower frequency radar wave absorption, the material must also possess the conducting property along with dielectric and magnetic properties. Therefore, an attempt has been made to develop a radar wave absorbing nano-composite material by selecting constituent materials with such inherent properties that can work for the absorption of radar wave in the lower frequency range. It is observed that the developed composite give good absorption in the lower frequency range but with narrow radar wave absorption bandwidth (4–7 GHz). So we have explored the possibility of the efficient use of an advanced electromagnetic technique like frequency selective surface to enhance the radar wave absorption bandwidth in the lower frequency region of the microwave frequency spectrum and precaution has been taken such that complexity due to FSS can be avoided. It has been observed that the synthesised single layer absorber with single square loop, cross dipole and Jerusalem cross FSSs provides radar wave absorption bandwidth in the frequency range 2–8 GHz.     

低电导率超材料的吸波性能研究

本文研究了由低电导率材料制备的超材料的吸波性能,通过仿真软件计算了不同电导率超材料吸波性能,研究了其变化规律,在复合材料基材上采用喷涂法制备了电导率为2.3×10~4 S/M的超材料结构,探究了不同基板厚度时超材料吸波体的吸波性能变化规律.仿真结果表明,低电导率材料在一定基材厚度下可以实现电磁波的高吸收,并且基材的厚度有最优值,这说明电导率也可以成为设计超材料的参数.制备的超材料基底材料厚度为2 mm时,其在7.8 GHz处实现了-23.2 dB的深吸收,实验规律与仿真结果相吻合.采用喷涂法有助于解决超材料在大曲率、复杂外形等部位难以应用的问题,为超材料的制备以及其大规模应用开辟了一个新的方向.     

双层阻抗复合吸声结构的优化研究

研究了由穿孔板及吸声材料构成的双层阻抗复合吸声结构,在此基础上建立了其声学性能模型,并通过建立优化数字模型,对其结构的各个几何参数和物理参数进行了优化设计。     

含吸声层和阻尼层叠层板的动力学建模研究

基于基板和吸声层的一阶微分控制方程,考虑阻尼层的自重,并借助黏弹性理论和层间连续性条件将阻尼层的剪应力及偏心力矩写为基板和吸声层状态向量的形式,该研究建立了含吸声层和阻尼层叠层板的整合动力学控制方程。结合边界条件和齐次扩容精细积分方法提出了一种求解此类叠层板力学特性的半数值半解析方法。为了验证该方法的正确性,采用有限元软件对层合板的动力学特性进行了数值仿真,结果表明该研究的模型具有较高的精度,研究中还采用该方法分析了孔隙率等材料参数对叠层板动力学特性的影响。     

Preparation of solar selective absorbing coatings by magnetron sputtering from a single stainless steel target

This paper presents a method to prepare solar selective absorbing coatings by radio frequency magnetron reactive sputtering using a single stainless steel target. Stainless steel/stainless steel nitride (SS/SS-N) ceramic-metal composite (cermet) thin films were produced under varied nitrogen gas flow ratios. The solar selective absorbing films have good solar absorptance of 0.91 and thermal emittance of 0.06 at 82 °C. The refractive index (n) and extinction coefficient (k) of the cermet composite layers prepared in nitrogen and argon atmospheres were determined by spectroscopic ellipsometry. The films were also analyzed by different oscillator models. The results showed a significant transformation from metal to cermet as the nitrogen gas flow ratio was increased to 10%. As the nitrogen gas flow ratio was increased to 17.5%, the film became a dielectric layer that could be used as an anti-reflection layer, suitable as the outermost layer of the solar selective absorbing coatings. A theoretical solar absorptance of 0.92 was achieved by selecting an appropriate combination of three solar absorbing layers. The experimental results agreed well with the theoretical calculations. This study proved the possibility of preparing solar selective absorbing coatings with high solar absorptance by using a single stainless steel target.     

活性碳毡电路屏(直立碳纤维)/树脂复合吸波材料

研究了含活性碳毡电路屏和直立碳纤维吸波复合材料的微波吸收特性。结果表明: 含碳毡电路屏吸波材料的吸波性能与电路屏的种类(感性、容性) 和尺寸密切相关。含感性屏的吸波材料, 当毡条间距、宽度分别为7 mm、5 mm 时, 材料在整个雷达波段(8～18 GHz) 有- 10 dB 以下的反射衰减。含容性屏的吸波材料, 随电路屏中碳毡块间距和边长的减小, 吸波性能提高。含直立碳纤维材料的吸波性能与纤维间距有关, 间距为4 mm 时可获得有效带宽7. 6 GHz 的吸波材料。用分块设计的思想设计吸波材料, 可提高其吸波性能。分块中心对称的感性电路屏(毡条宽5 mm , 间距10 mm) 和直立碳纤维(间距8 mm) 混杂吸波体在11. 8～18 GHz 频带内有低于- 20 dB 的反射衰减, 最大吸收峰值- 30 dB。