多壁碳纳米管/环氧有机硅树脂吸波涂层的介电和吸波性能研究

研究了不同直径和含量多壁碳纳米管填充环氧有机硅树脂吸波涂层在2~18GHz频率范围内的介电和吸波性能.可以得到吸波涂层的介电常数随着碳纳米管含量的增加而增大.当碳纳米管含量相同时,吸波涂层介电常数随着碳纳米管直径的增加而增大.当碳纳米管含量大于5wt%时,吸波涂层的介电常数在低频急剧增加,且随频率增大而减少,出现频散效应.反射率测试结果表明:当涂层中多壁碳纳米管含量为10wt%、厚度为2mm时,吸波涂层的最大吸收峰随碳纳米管直径的增大向低频移动.多壁碳纳米管填充环氧有机硅树脂吸波涂层的吸波性能在7~14GHz范围内可达到-10dB,具有较好的吸波效果.     

纳米Si/C/N复相粉体-硅溶胶涂层的介电和吸波性能研究

以硅溶胶为粘结剂,氧化铝为主要填料,纳米Si/C/N复相粉体为吸收剂,制备了一系列不同吸收剂含量的耐高温吸波涂层.结果表明,当氧化铝和硅溶胶的质量分数分别为64.7%和32.3%时,涂层具有很好的耐高温性能.随着纳米Si/C/N复相粉体含量的增加,试样的复介电常数显著提高,尤其是复介电常数的虚部;且随着频率的增大,复介电常数的实部有明显的减小趋势,呈频散效应.当纳米Si/C/N复相粉体的含量为2.92%(质量分数,下同),涂层厚度为1.6mm、1.7mm、1.8mm时,最高吸收峰随着厚度的增加向低频移动,反射率均小于-4dB.     

CB/ABS连续导电介质吸波性能研究

通过热压方法制备了炭黑(CB)/ 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)连续导电介质吸波平板,研究了炭黑含量和厚度对CB/ABS连续导电介质介电常数和吸波效能的影响.结果表明炭黑/ABS连续导电介质的介电常数和介电损耗角正切随炭黑含量的增加而增大;在炭黑含量达到20%(质量分数)时,复合平板的吸收峰值达到最佳,对应于其体积电阻率为105Ω·cm;复合平板的厚度增加有助于改善其吸波性能.修正的Rayleigh混合有效介电常数和广义反射率计算公式计算导电介质吸波性能有很好的实用性.     

羰基铁/三元乙丙橡胶复合材料的吸波性能

为了探明吸波材料的厚度、吸收剂的含量与吸波性能之间的关系,以羰基铁为吸收剂、三元乙丙橡胶为基体制备了复合橡胶吸波材料,采用矢量网络分析仪研究了在2.6~18 GHz范围内羰基铁含量和吸波材料厚度对吸波性能的影响,并利用电磁理论分析了吸波材料的吸波性能.对于3 mm吸波材料,当羰基铁体积分数为45%时,在3.5 GHz处其反射率的最小值达-21.7 dB;在羰基铁含量一定的条件下,微波吸收性能与吸波材料的厚度并不成正比关系,当厚度<2 mm时,吸波材料的吸波效果较差;当厚度>2 mm时,随着吸波材料厚度的增加,最大吸收峰的位置向低频移动,并且最大吸收峰的峰值和指定反射率的频率带宽也呈减小的趋势.在相同厚度下,随着羰基铁含量的增加,吸波材料在电磁波吸收峰处的反射率不断减小,而且吸波材料吸收峰的位置也向低频移动;输入阻抗与空气阻抗越接近,吸波材料的吸波性能越好.     

羰基铁/环氧有机硅树脂涂层的吸波性能和力学性能研究

采用羰基铁为吸收荆、环氧改性有机硅树脂为基体,制备了羰基铁/树脂基涂层,研究了羰基铁用量对吸波涂层的电磁和力学性能的影响.结果表明,羰基铁经过润湿分散剂处理后,粉体与树脂间的相容性得到改善,从而提高了界面结合力,因此吸波涂层整体的力学性能得到了提高.当羰基铁含量为70%(质量分数,下同)时,复合材料的附着力为22.16MPa,冲击强度大于或等于50kg·cm.采用同轴法测试了涂层材料在2～18GHz频段内的电磁参数,并对羰基铁/环氧有机硅树脂基涂层的反射系数进行了测试,结果表明,吸波涂层的最大吸收峰随吸收剂含量的增加向低频移动.涂层厚度为2mm时,羰基铁含量为65%,涂层的最大反射率在5.12GHz时达到-32.25dB;羰基铁含量为75%,在频率为3.53GHz时材料的反射率达到最大值-36.02dB.     

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.     

多孔层叠宽频吸波材料研究

根据电磁波传输线理论,将传统片状结构吸波材料设计为梯度渐变多孔层叠吸波结构,增加雷达波在涂层中的传输距离和损耗;采用轻质超高导电炭黑和短切碳纤维复合吸收剂技术,将电磁波损耗由吸收剂单一作用扩展到结构/功能填料吸波一体化,吸波材料随厚度的不同可实现在2～18GHz的雷达波反射率-15dB,在26～100GHz的雷达波反射率-20dB,大幅提高材料的宽频吸波性能,为实现雷达隐身材料的"薄、轻、宽、强"提供了新的技术途径。     

掺天然磁铁矿水泥基复合材料电磁波吸收性能研究

以天然磁铁矿粉为低成本吸收剂制备了水泥基吸波材料,采用矩形波导法测试了不同磁铁矿掺量试样的复介电常数与复磁导率,并基于传输线与阻抗理论计算了试样的反射率。结果表明,掺天然磁铁矿水泥复合材料在8.2~12.4GHz频率范围内具有较高的电磁参数,表现出明显的电损耗与磁损耗。磁铁矿水泥复合材料存在2.5和8.5 mm两个匹配厚度。随磁铁矿掺量的增加,吸收峰向低频方向移动。当试样厚度为2.5mm时,磁铁矿掺量15%时,复合材料吸波性能最好,吸收峰值达到-14.8dB,反射率低于-10dB的频带达到2.1 GHz,而试样厚度为8.5mm时吸收峰值较低,但是吸收频带较窄。     

CB/PBO复合材料制备及吸波性能研究

以4, 6二氨基间苯二酚盐酸盐(DAR?2HCl)、对苯二甲酸(TPA)为原料, 合成TA盐, 再缩聚制得具有较高耐热性的聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)。以PBO为基体, 炭黑(CB)为吸收剂, 热压法制备CB/PBO复合材料。对不同炭黑质量分数的复合材料介电及PBO基体与复合材料的热性能进行研究。结果表明, 随着炭黑含量的增加, 材料的复介电常数的实部与虚部均增大。含5%炭黑的试样厚度达到2 mm时, 吸波性能最好, 反射率小于-10 dB的带宽可达2.4 GHz, 最小反射率可达-32 dB。在空气中450℃保温5 h, PBO的质量损失为11.84%, 而5% CB/PBO复合材料的质量损失为21.99%。     

MnO2/CB/环氧树脂双层复合材料的吸波性能研究

为改善吸波材料对入射电磁波的阻抗匹配性能,采用不同吸收剂设计并制备了具有阻抗渐变结构的双层吸波材料,匹配层中引入二氧化锰或炭黑为填料,吸收层采用炭黑为填料,通过改变吸收剂含量和类型首次设计了9种双层匹配方案.实验结果表明,当匹配层吸收剂为10%的二氧化锰,吸收层吸收剂为30%的炭黑时,双层复合材料的电磁波吸收性能为最佳,特别是当匹配层的厚度为2 mm时,其吸收性能在8~18 GHz测试频段内的16.8 GHz达到-27.48 dB,优于-10 dB的频带达8.6 GHz,具有一定的工程应用价值.     

等离子喷涂纳米莫来石基复合吸波涂层性能研究

应用喷雾造粒技术制备了Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂、C与莫来石复合吸波粉末, 并采用等离子喷涂技术制备了复合吸波涂层. 在涂层沉积过程中, 吸收剂相的C发生反应, 滑石相高温氧化、分解, 生成原顽辉石. 实验结果表明, 结合强度随涂层厚度增加而降低, 0.8mm时达到2MPa. 并用小波分析方法得出涂层断裂源为晶界玻璃相. 涂层中新生成相的成分增加了涂层的介质损耗性能, 使得涂层的电磁波反射性能下降, 并向高频部分偏移, 随涂层厚度的增加, 反射率曲线向低频移动, 所制备涂层在0.8mm时在15～18GHz之间均小于-5dB.     

碳纳米管/平面各向异性羰基铁复合材料的液相共混法制备及其电磁性能

采用机械球磨法制备了平面各向异性羰基铁（Planar Anisotropic Carbonyl Iron,PACI）,然后通过液相共混法制备了碳纳米管（CNTs）/PACI复合材料。采用同轴法测定CNTs/PACI复合材料在2~18 GHz频段内的复介电常数和复磁导率,研究了CNTs掺杂量对复合材料电磁性能的影响。结果表明：CNTs/PACI复合材料相对于PACI具有更高的复介电常数和衰减常数,随着CNTs质量分数的提高,复合材料的复介电常数和衰减常数逐渐增大,特征阻抗则逐渐减小。CNTs掺杂能够有效提高CNTs/PACI复合材料的吸波性能,通过调整厚度和CNTs掺杂量可以对复合材料的吸波性能进行有效调控。厚度为1.2 mm、CNTs质量分数为2wt%和厚度为1.6 mm、CNTs质量分数为0.5wt%的CNTs/PACI复合材料在Ku波段（12~18 GHz）的反射率均小于-10 dB;厚度为2.0 mm、CNTs质量分数为0.5wt%和1wt%的复合材料反射率小于-10 dB的频带宽分别为5.28 GHz（8.24~13.52 GHz）和5.04 GHz（7.52~12.56 GHz）,覆盖整个X波段（8~12 GHz）。     

Dielectric and microwave absorbing properties of low power plasma sprayed Al2O3/Nb composite coatings

Al₂O₃/Nb composite coatings were sprayed on graphite substrates by low power atmospheric plasma spraying (LPAPS) with an internally fed powder torch. The composite particles were agglomerated with different mass fractions by spray-drying technology. The microstructure and dielectric properties of coatings were investigated. The microstructure of composite coatings shows a uniform dispersion of metal particles in the composite coatings. Both the real (?′) and imaginary (?″) parts of the complex permittivity increase with increasing Nb content over the frequency range of 8.2-12.4 GHz, which is ascribed to space charge polarization and conductance loss, respectively. By calculating the microwave-absorption as a single-layer absorber, reflection loss values exceeding −10 dB can be obtained in the frequency range of 10.0-11.8 GHz with 10 wt% Nb content coating when the coating thickness is 1.5 mm.     

Electromagnetic characteristic and microwave absorbing performance of different carbon-based hydrogenated acrylonitrile–butadiene rubber composites

Hydrogenated acrylonitrile–butadiene rubber (HNBR) was mixed with carbon fiber (CF), conductive carbon black (CCB) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) to prepare microwave absorbing composites, their complex permittivity was measured in microwave frequencies (2–18 GHz), and their electromagnetic characteristics and microwave absorbing performance were studied. The real part and imaginary part of permittivity of the composites increased with increasing carbon filler loading, showing dependency on filler type. The microwave reflection loss of the composites also depended on the loading and type of fillers. The matching thickness of the absorber layer decreased with increasing permittivity, while the matching frequency decreased with increasing layer thickness. The minimum reflection loss was −49.3 dB for HNBR/MWCNT (100/10) composite, while −13.1 dB for HNBR/CCB (100/15) composite and −7.1 dB for HNBR/CF (100/30) composite. The efficient microwave absorption of HNBR/MWCNT composites is accounted from high conduction loss and dielectric relaxation of MWCNT, and strong interface scattering.     

定向分布碳纤维复合材料介电性能研究

以碳纤维为填充物, 环氧树脂为基体, 制备了碳纤维/环氧树脂介电复合材料. 介绍了两种分布方式对复合材料介电性能的影响, 分别研究了两种分布方式的介电常数随碳纤维含量和长度的变化规律. 在2.6–8.2 GHz频率范围内, 轴向介电常数是径向介电常数的数倍; 实部和虚部都随着碳纤维含量的增加而增大; 碳纤维长度也对介电性能的各向异性影响显著. 双层微波传输带模型可以合理地解释这些规律.     

含SiC阵列改性涂层的新型SiC/Cf复合材料吸波性能研究

以葡萄糖、Si粉、碳纤维为原料, 采用化学镀结合高温烧结两步法制备了具有SiC阵列改性涂层的新型SiC/C_f复合材料。采用不同手段表征SiC/C_f复合材料的相组成、微观结构和吸波特性。结果表明: 碳纤维表面包覆大量结合紧密、垂直表面向外生长的SiC阵列, 且阵列分布均匀, 高度约为1.4 μm。当SiC/C_f复合材料厚度在1~2 mm范围内时, 随厚度增加, 最小反射损耗(RL_min)由高频向低频移动; 当厚度为1.8 mm时, 在8.31 GHz下的RL_min为-40.653 dB, 有效吸收带宽为1.11 GHz(RL < -10 dB); 当厚度为1.5 mm时, 有效吸收带宽可达2.42 GHz, 且厚度为1.3~1.8 mm时, RL_min均小于-20 dB。SiC阵列改性碳纤维新型SiC/C_f复合材料有望成为一种轻质高效的电磁波吸收材料。     

Mechanical,dielectric and microwave absorption properties of carbon black (CB) incorporated SiO<Subscript>2f</Subscript>/PI composites

Structural and functional integrated absorbing materials have received extensive attention in recent years. Single-layer absorbing material composites in X and Ku bands (8.2–18 GHz) were prepared by using different proportion of carbon black (CB) incorporated quartz glass fiber reinforced polyimide resin (SiO_2f/PI). The morphology, mechanical, dielectric and microwave absorbing properties of the composites were investigated. Different contents of CB with different distributions were observed according to the fractural morphology of the composites. When the CB content is up to 8 wt%, the flexural strength of the composite reaches a maximum value of 705?±?5 MPa. The real and imaginary parts of complex permittivity both show an increasing trend with the CB content increase. Meanwhile, the real and imaginary parts decrease with the increase of frequency, exhibiting frequency-dependent dielectric response. The reflection loss of the composite was calculated based on the transmission line theory, which is in a good agreement with the experiment.     

SiO_2包覆羰基铁的微波吸收性能研究

以硅溶胶为前驱体,快速制备出SiO2包覆羰基铁吸收剂,研究了SiO2包覆对其热性能、电磁和吸波性能的影响。热分析结果表明,SiO2包覆羰基铁的抗氧化性能显著提高。与未包覆羰基铁相比,SiO2包覆羰基铁的介电常数和磁导率都有所下降。反射率结果表明,包覆后羰基铁在X波段内具有较好的吸波效果,当包覆后羰基铁质量分数为70%、涂层厚度为1.8mm时,涂层在8.2～12.4GHz频率范围内的反射率均小于-10dB。     

BN/SiC复合涂层改性炭纤维的吸波性能研究

以尿素、硼酸为原料, 采用浸涂工艺先在炭纤维表面制备BN涂层, 再以三氯甲基硅烷为前驱体, 采用化学气相沉积工艺在纤维表面沉积SiC涂层, 制得了BN/SiC复合涂层改性炭纤维。对BN/SiC复合涂层改性炭纤维的微观结构、抗氧化性能、介电性能及吸波性能进行了研究。结果表明: 炭纤维表面BN涂层的厚度约为0.1 μm, SiC涂层的厚度约为0.7 μm。炭纤维经表面BN/SiC复合涂层改性后, 抗氧化性能明显提高, 开始明显氧化失重温度从560℃提高到790℃, 最终氧化温度从780℃提高到1200℃以上; 且介电性能得到有效改善, 吸波性能显著提高。相比于未改性炭纤维, 厚度为2 mm的BN/SiC复合涂层改性炭纤维的最小反射率减小到-13.3 dB, 小于-10 dB的带宽增加至2.5 GHz。