含电路模拟结构吸波复合材料

研究了电路模拟结构材质、电路模拟结构尺寸、介质层电磁参数等对电阻渐变型和"陷阱"式结构吸波复合材料的吸波性能和力学性能的影响。结果表明:通过合理的结构设计,在其它条件相同的情况下含电路模拟结构电阻渐变吸波复合材料的吸波性能在8~18 GHz范围内有3~5 dB的提高;含电路模拟结构"陷阱"式吸波复合材料在厚度≤4 mm条件下,实现了吸波性能在8~18 GHz频率范围内吸收率≥12 dB。在提高吸波复合材料吸波性能的同时,电路模拟结构的引入使复合材料力学性能有一定的提高,有利于实现吸波复合材料的吸波/承载一体化。      

结构无序化对吸波超材料性能的影响

近年来,超材料由于其独特的电磁响应特性得到了世界各国研究者的关注,并得到了广泛的应用,其中,用于电磁波吸收是研究重点之一。通常情况下超材料由结构单元按照周期排列构成,然而最近无序结构超材料引起了研究者的关注,因为它们表现出了一些比传统周期结构超材料更加优异的性能。为此,系统研究了关键结构参数无序化对短切线吸波超材料性能的影响。结果表明,短切线长度的无序化可拓展吸波带宽,为宽带吸波材料的设计提供了一种思路,空间取向的无序化可使得短切线吸波超材料电磁特性由单极化响应向任意极化响应转变,而空间位置的无序化则对吸波性能的影响可忽略不计,在微波频段进行了数值仿真和实验测试的验证,并分析与讨论了无序吸波超材料在工程领域的应用前景。提出的方法对其他结构以及频段的吸波超材料也有重要的参考。     

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.     

纳米吸波材料研究进展

论述了纳米吸波材料种类、纳米吸波特性以及吸波原理,分别对纳米铁氧体吸波材料、金属纳米吸波材料、纳米氧化物吸波材料、纳米导电聚合物吸收剂以及纳米陶瓷吸波材料等材料吸波特性以及应用研究进展进行了重点分析和讨论,指出了具有宽频吸收的结构型纳米吸波复合材料是未来研究的重点和优先发展的方向。     

高温吸波材料研究面临的问题

分析了目前高温吸波材料研究面临的问题,指出提高高温吸波材料的高温吸波性能一直都是高温吸波材料研究追求的方向,深入基础研究,认清各种材料微观缺陷在电磁场中的响应及其机理,是进一步提高吸波材料高温吸波性能的主要方向,周期结构吸波材料（包括超材料）的可设计性使得这种材料成为很有希望的高温吸波材料。高温吸波材料研究与应用必须解决的问题是高温吸波材料的氧化、化学反应和扩散。高温吸波涂层研究面临的主要问题是涂层的结合强度和抗热震性。对高温吸波复合材料应用性能的优化往往与其高温吸波性能的优化存在矛盾,应用性能和吸波性能的综合优化成为高温吸波复合材料研究面临的最大难题。与其他同类材料相比,高温吸波材料在具有同样应用性能要求的基础上,增加了高温吸波性能的要求,因此,高温吸波材料比其它同类材料面临更大的挑战。     

石墨烯复合吸波材料的研究进展及未来发展方向

吸波材料是解决电磁波辐射污染的有效手段和影响雷达隐身的关键因素,该材料的研究对军用和民用都具有非常重要的意义,因此它一直是各国尖端科技的重要研究方向之一。自石墨烯被首次发现,学术界便掀起了对二维材料的研究热潮,相关学者开展了各类型石墨烯复合材料的研究,且在吸波领域的理论研究和新型吸波材料的开发取得了突出成果,短短几年时间内,石墨烯已经成为了新型复合吸波材料的研究热点。相比铁氧体、炭黑等传统吸波材料,石墨烯应用于吸波材料具有以下优势:(1)独特的二维材料性质、巨大的性能可调控工作表面;(2)良好的导电性以及特殊的边界效应。然而,单纯以石墨烯作为吸波剂的吸波材料,其性能测试结果与预期值存在显著差距,无法实现开发一种新型轻质、高效吸波材料的预期目标。因此,近三年来石墨烯复合吸波材料的研究重点主要集中在石墨烯二维结构的吸波机理和石墨烯/磁损耗型复合吸波材料的制备,研究者主要从选择合适的磁性纳米成分和优化制备工艺方面不断探索,并取得了丰硕的成果,深度挖掘出石墨烯对电磁波的潜在吸波性能。目前,通过优化石墨烯复合吸波材料组分已基本可以实现2～18 GHz频段范围内反射率小于-10 dB。对于石墨烯电磁波吸收机理的研究,主要依托其二维结构,应用密度泛函理论和原子-键电负性均衡理论模型来探索本征石墨烯和掺杂石墨烯的构型;在较高性能的石墨烯复合吸波材料制备过程中已取得成功应用的磁性纳米成分包括四氧化三铁、铁酸镍、硫化镉等。其中,以四氧化三铁、氧化铁为代表的铁氧体应用得最早;随着共沉淀法、溶剂热法等制备方法的不断成熟,各类新型磁性纳米颗粒可以与石墨烯复合,使之兼具磁损耗和电损耗能。近两年,相关学者将超材料的思想引入石墨烯复合吸波材料的研发中,以结构设计为手段,实现了新型透明石墨烯复合吸波材料的制备。此外,由于石墨烯自身的功能特性,石墨烯复合吸波材料大多也具有高效的热传导性能和良好的结构强度,可以实现材料的结构功能一体化。本文归纳总结了石墨烯复合吸波材料的研究历程和最新研究进展,介绍了石墨烯复合吸波材料的二维结构吸波机理、磁性掺杂成分的选择、大尺寸材料的制备工艺,分析了石墨烯复合吸波材料亟需解决的问题并展望其未来发展前景,以期为制备"宽薄轻强"的新型石墨烯复合吸波材料提供参考。     

结构吸波纤维及其复合材料的研究进展

结构吸波纤维及其复合材料具有吸波性能好、质量轻、可承载等优点,已成为结构吸波材料的重要发展方向,对隐身武器的设计和制造具有重要意义.综述了结构吸波纤维及其复合材料的最新研究成果,探讨了碳纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维增强吸波材料以及几种其它类型的结构型吸波材料,展望了结构吸波纤维及其复合材料的发展趋势.     

超材料吸波体及其3D打印制造研究进展

超材料吸波体由于其独特的电磁特性和较强的结构设计性等优点,成为电磁吸波领域的研究热点。而3D打印技术能够突破传统制造方式的缺陷,极大地提高设计自由度,因此利用其制备超材料能够实现结构与功能的一体化,逐渐成为超材料吸波体领域的重要发展方向。本文阐述了基于等效介质理论的超材料吸波体吸波机理,介绍了超材料吸波体在宽频吸波、极化和角度不敏感、动态可调性等方面的研究现状,进而归纳了3D打印超材料吸波体的研究进展以及现阶段3D打印超材料吸波体研究中存在的问题,并从吸波性能、结构设计、应用发展三个角度对3D打印超材料吸波体的未来发展进行了展望。     

基于嵌入超表面的雷达吸波结构带宽拓展方法研究

提出了一种基于嵌入十字形超表面的雷达吸波结构带宽拓展方法,仿真了超表面的十字形参数变化对结构材料吸波性能的影响,通过十字形结构单元的表面电流情况分析了产生共振的原因;仿真和实验结果都表明所设计的超表面嵌入雷达吸波结构后,在16.6 GHz附近增加了一个较大吸收峰,峰值达到了-33.4 dB,在雷达吸波结构材料厚度及面密度基本不变的情况下拓宽了其高频吸波效果。     

石墨/碳化硅/铁氧体涂层复合材料性能研究

为了开发具备良好介电性能和力学性能的多功能吸波复合材料,以涤纶针织物为基布,以环氧树脂为基体,在基布上进行石墨/碳化硅/铁氧体三层复合涂层整理,制备1.5 mm涂层厚度的柔性纺织涂层复合材料.采用介电谱仪研究了吸波剂的含量对吸波涂层材料介电常数和损耗角正切的影响.鉴于该材料多用于工程领域,采用万能材料实验机测试了该复合材料的拉伸、弯曲、剪切等力学性能.结果表明,该复合材料在低频段具备良好的介电性能,且具备一定的力学性能.     

基于超材料设计的钡铁氧体吸波涂层研究

本工作设计了一种基于超材料结构的钡铁氧体吸波涂层,分析了超材料的结构设计对钡铁氧体涂层吸波性能的影响,并对涂层的吸波机理进行了研究和讨论。通过仿真发现,钡铁氧体涂层经超材料设计改进后,吸波性能得到大幅增强,改进后的钡铁氧体涂层存在最佳的匹配厚度2.5mm和电阻膜方块电阻值70Ω/,此时涂层的吸收带宽最大,并存在两个吸收峰,在8～18GHz频段内反射损耗都小于-10dB。钡铁氧体通过超材料设计改进后,吸波性能得到极大改善。     

等离子喷涂与溶胶-凝胶法组合制备中高温太阳能选择性吸收复合涂层

为了制备出高效的非真空、中高温太阳能选择性吸收涂层,先在光亮Cu片上等离子喷涂Cr—Al2O3金属陶瓷吸收层,再用溶胶-凝胶法在其上制备了SnO2选择性透过膜,对复合涂层的相结构、表面形貌、光学性能进行了研究。结果表明：金属陶瓷吸收层由金属颗粒Cr与Al2O3组成,物相稳定,表面凹凸不平,气孔较多,发射率较高;覆盖Sn...     

P波段吸波材料研究进展

吸波材料的出现极大改善了电磁环境,提升了武器装备的作战效能,但随着P波段探测技术的迅猛发展,研究具有"薄、宽、轻、强"特性的P波段吸波材料有着非常重要的意义。针对目前吸波材料存在的低频瓶颈,对传统吸波材料和超材料吸波体,从影响P波段吸收性能的因素及研究现状两方面进行了综述,并对未来P波段吸波材料的发展方向进行了总结与展望。     

石墨烯基复合吸波材料的研究进展

石墨烯由于其独特的物理和化学性能,在吸波领域备受瞩目,成为吸波材料研究的一大热点。综述了石墨烯／磁性纳米颗粒复合吸波材料、石墨烯／导电聚合物复合吸波材料及石墨烯／纳米金属或金属氧（硫）化物复合吸波材料在吸波领域的应用研究现状,并展望了石墨烯基复合吸波材料未来的发展方向。     

Fabrication of radar absorbing structure (RAS) using GFR-nano composite and spring-back compensation of hybrid composite RAS shells

The fiber-reinforced composite materials have been advanced to provide excellent mechanical and electromagnetic properties. The radar absorbing structure (RAS) is such an example that satisfies both radar absorbing property and structural characteristics. The absorbing efficiency of RAS can be obtained from selected materials having special absorptive properties and structural characteristics such as multi-layer and stacking sequence.

In this research, to develop a RAS, three-phase composites consisted of {glass fiber}/{epoxy}/{nano size carbon materials} were fabricated, and their radar absorbing efficiency was measured on the X-band frequency range (8–12 GHz). Although some of GFR (Glass Fiber–Reinforced)-nano composites showed outstanding absorbing efficiency, during their manufacturing process, undesired thermal deformation (so called spring-back) was produced. The main cause of spring-back is thought to be temperature drop from the cure temperature to the room temperature. In order to reduce spring-back, two types of hybrid composite shells were fabricated with {carbon/epoxy} and {glass/epoxy} composites. Their spring-back was measured by experiment and predicted by finite element analysis (ANSYS). To fabricate desired final geometry, a spring-back compensated mold was designed and manufactured. Using the mold, hybrid composite shells with good dimensional tolerance were fabricated.     

基于有源超材料的可调超薄雷达吸波体研究

在超材料结构中引入电阻和有源变容二极管,通过合理设计微结构型式以及微结构之间的连线方式,实现吸波频带的动态可调,研究电阻、电容和入射波极化方向对吸波特性的影响。结果表明:通过改变外加电压调整超材料的吸收频段,在3.7倍频带范围内实现吸波频段的主动自调节;吸波体的总厚度仅为波长的1/181,相比于传统吸波材料,在同等吸波性能条件下,表现出了优异的超薄特性;TE和TM极化电磁波表现出相同的吸波效果,即吸波特性对入射波的极化方向不敏感。     

紫外光引发制备高岭土/聚(丙烯酸-丙烯酰胺) 高吸水性复合材料

以N, N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂, Iragure 184为光引发剂, 采用紫外光引发聚合的方法制备了高岭土/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水性复合材料。研究了高岭土含量对复合树脂的吸水性、 吸水速率、 保水性及吸盐性等性能的影响, 并用红外吸收光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)方法表征了复合材料的结构和形态。结果表明: 当高岭土的质量分数为15％时, 复合材料具有较好的性能, 其吸水倍率为1095g/g, 吸盐水倍率为94.7g/g, 吸水速率和保水性能明显改善。      

双峰响应结构型吸波材料动/静态力学性能研究

在纤维增强树脂基复合材料中添加了四种微米级颗粒吸收剂，在保证良好隐身性能的前提下，赋予了材料一定的力学性能，动态力学性能测试结果表明，本结构型隐身材料具有良好的抗冲击性能。