纤维吸波材料研究进展

吸波材料的吸波性能是影响雷达隐身的关键因素,对军用和民用都有重要意义。纤维以其独特的结构与电磁性能,备受吸波材料研究者的关注。综述了碳纤维吸波材料、碳化硅纤维吸波材料以及多晶铁纤维吸波材料的研究现状和吸波机理,并对新型纤维吸波材料如碳纳米管、竹炭纤维在吸波领域的应用进行阐述,展望了纤维吸波材料未来的发展趋势。     

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.     

结构吸波材料中纤维的电性能和吸波性能

评述了结构吸波材料中纤维的电性能和吸波性能,玻璃纤维,Ｋｅｖｌａｔ纤维不吸收雷达波,是理想的透波用纤维。经高温右墨化处理的碳纤维是雷达波的反射材料。末经高温石墨化与纤维方向垂直或斜交时,碳纤维上有吸波性能,ＳｉＣ纤维吸波性能与纤维的热处理条件、化学成分有关。在与玻璃陶瓷基体复合过程中发生化学反应,ＳｉＣ纤维表面生成的富碳界面有助于提高复合材料的吸收波性能。     

活性炭纤维/树脂复合吸波材料的研究

研究了活性炭纤维/树脂吸波复合材料的微波吸收特性.实验结果表明:活性炭纤维吸波材料的吸波性能与吸波层中纤维的含量、分布方式密切相关.在本实验条件下吸波层中四个结构层纤维含量(质量分数)分别为0.2%,0.4%,0.6%和0.8%时,材料在4.2～18GHz频率范围内对电磁波有-10dB以下的吸收,7.12GHz时取得最...     

石英玻璃纤维表面吸波涂层包覆及其吸波性能研究

四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)具有独特的三维四针状结构,具有材料增强、抗静电、吸波性等特性,是一种理想的介电损耗吸收剂。四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)作为吸收剂、酚醛树脂为粘结剂配制吸波浆料,涂覆在石英玻璃纤维表面,制备新型的吸波纤维布。研究表明,T-ZnOw作为介电损耗吸收剂,能有效提高石英玻璃纤维的吸波性能;纤维电阻率会影响纤维的吸波性能,理想的纤维电阻率在0.21Ω·cm左右。调节处理温度可以有效调节纤维电阻率,最佳处理温度为850℃;涂层不连续周期分布纤维相较于涂层连续分布纤维能提高纤维低频吸波性能和宽频吸波性。     

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.     

含碳化硅纤维正交电路屏的吸波复合材料的研究

研究了SiC纤维正交电路屏/环氧树脂复合材料和化学镀镍SiC纤维正交电路屏/环氧树脂复合材料的吸波性能.研究发现,纤维间距、镀镍纤维增重率对复合材料的吸波性能有显著影响.对于前者,纤维间距较宽时(如:8mm,6mm),材料的吸波效果很差,随着纤维间距进一步减小(6mm→4mm→2mm),材料的有效带宽和最大吸收峰值均明显增大;对于后者,随着纤维间距或增重率的增大,材料的总体吸波效果先增强后减弱.     

新型吸波材料的研究进展

吸波材料的研究对军用和民用都具有非常重要的意义.综述了新型碳纤维、碳化硅纤维、碳化硅/碳纤维、多晶铁纤维吸波材料、碳纳米管、纳米铁吸波材料和导电高分子吸波材料的研究状况.其中,纤维型吸波材料具有轻质高强的特点,已逐渐被当作结构材料研究和应用;纳米吸波材料在许多方面具有不同于传统材料的优异性能,具有宽频带、兼容性好、质量轻的特点;导电高分子吸波材料具有较强的可设计性和较低的密度,使得其成为一类具有较大发展潜力的新型吸波材料.但导电高分子吸波材料中填料含量过高、掺杂剂稳定性差、结构均匀性差、加工工艺复杂等却是亟需解决的问题.     

纤维复合吸波材料的研究进展

从损耗机理出发,分类介绍了纤维复合吸波材料的研究情况,对国内外关于以磁性纤维、导电纤维、介电纤维、混杂纤维作为吸收剂的研究现状作了总结和评价,提出了纤维复合吸波材料的发展方向。     

微量碳纤维/树脂复合吸波材料的研究

分别研究了平行和正交排布碳纤维复合材料的微波吸收特性，并对碳纤维的吸波机理和吸波性能的影响因素（纤维间距、支数）作了初步探讨。结果表明：碳纤维平行排布吸波材料只在入射电场方向与纤维排布方向平行时具有吸波性能；随纤维间距的减小，其反射衰减曲线的最大吸收峰向高频方向移动；纤维支数增大，吸波性能增强。正交排布碳纤维的吸波性能与纤维的间距密切相关。本实验条件下当纤维间距为8mm时，可获得有效带宽4．7GHz、最大吸收峰值-21．6dB的反射衰减。     

PAN预氧纤维径向结构分布特征对石墨纤维的影响

径向结构是实现PAN基石墨纤维高模高强化的重要影响因素之一,有效调控、优化石墨纤维径向结构分布特征对制备高性能石墨纤维具有重要的指导意义。通过对径向分布特征不同的预氧纤维进行炭化、石墨化处理,研究PAN预氧纤维径向结构分布特征对石墨纤维径向结构分布特征和力学性能的影响。结果表明,石墨纤维径向结构是在预氧纤维径向结构上继承发展而来,含有较多共轭结构的预氧纤维皮部区域在炭化、石墨化处理后石墨化程度较高,有利于纤维力学性能提高,但过高的预氧化温度不仅使纤维中含氧结构增多,还使石墨纤维径向结构差异过大,导致石墨纤维的结构致密性下降,皮芯间产生剪切应力,纤维承载能力下降,力学性能受损。     

Effect of UHMWPE concentration on the extracting,drawing, and crystallizing properties of gel fibers

In this study, ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) gel fibers were made by gel-spinning with different concentration solutions of 8–16 wt%. The solvent separation and extracting dynamics of different gel fibers were studied. The thermal and crystallizing properties of different fibers were characterized with differential scanning calorimeter and wide-angle X-ray diffraction. The morphological structure of different gel fibers was observed using scanning electron microscope (SEM). The maximum drawing ratios (DRs) of different fibers and the tenacity of ultra-drawn fibers were measured and compared. The results showed that the phase separation of different concentration UHMWPE gel fibers were severe at the first hour and reached equilibrium state after about 48 h placing. The critical extraction time of different gel fibers and the optimum bath ratios of extraction agent to gel fibers were 2 min and 10 mL/g, respectively. The melting point and the crystallinity of extracted fibers were both higher than that of gel fibers, and the crystallinity of fibers increased with increasing of UHMWPE concentration. High concentration UHMWPE fiber has more dense morphological structure while compared with lower concentration ones. The maximum achieved DRs of gel fibers were higher than that of extracted fibers. The DR and tensile strength of extracted fibers decreased with increasing of UHMWPE concentration.     

纳米羟基磷灰石/玉米醇溶蛋白复合超细纤维的制备与性能

利用静电纺丝制备出纳米羟基磷灰石(nHA)/玉米醇溶蛋白(zein)复合超细纤维。通过场发射扫描电镜、透射电镜观察了纳米羟基磷灰石/玉米醇溶蛋白复合超细纤维的形貌;利用红外光谱仪、X射线衍射仪对纳米羟基磷灰石/玉米醇溶蛋白复合超细纤维结构和性能进行表征,并进行了拉伸测试。结果表明,随着超细纤维中羟基磷灰石含量的增加,纤维的直径先减小后增大,纤维中纳米羟基磷灰石的结晶逐渐变好。相比于玉米醇溶蛋白超细纤维,含有质量分数为25%羟基磷灰石的复合超细纤维仍具有较好的力学性能。     

B-C掺杂SiC纤维的制备及其性能研究

以聚碳硅烷、聚硼硅氮烷和二甲苯可溶沥青为原料通过低温共混得到了一种B-C掺杂SiC前驱体, 再经熔融纺丝、预氧化以及高温热处理制得B-C掺杂SiC纤维。采用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对B-C掺杂SiC前驱体及其纤维的组成和微观结构进行了分析和表征, 主要研究了热处理温度对纤维组成、结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明: 硼的引入有效地抑制了高温热处理过程中SiC晶粒的长大, 提高了C掺杂SiC纤维的稳定性; B-C掺杂碳化硅纤维经1600 ℃处理后主要由β-SiC组成, 并含有少量的O、B和N。B-C掺杂SiC纤维抗氧化性能优于C掺杂SiC纤维, 这主要归因于掺杂纤维在高温氧化过程中形成的硼硅酸盐玻璃膜对其内部的沥青炭起到了很好的氧化防护作用。     

复合材料用高性能炭纤维的发展和应用

介绍了材料用炭纤维的发展,包括炭纤维进行了高速发展的新时间,大力发展大丝束炭纤维;Ｔ－７００Ｓ将取代Ｔ－３００成为最主要的炭纤维品种;大幅度降低炭纤维价格,扩大开辟新的应用范围。指出国内炭纤维的问题,提出了我国炭纤维发展的建议。     

中间相沥青基条形炭纤维的制备与性能

用石油系和萘系中间相沥青熔融纺制条形纤维，经不熔化与炭化处理后，制成条形炭纤维，条件炭纤维容易制备，纺丝时形成的分子取向度较高，较薄的壁厚降低了不熔化温度，缩短了不熔化时间，分子取向度的提高和纤维中缺陷的减少有产地改善了它的力学性能。     

炭纤维及其复合材料的吸波性能和吸波机理

炭纤维和炭纤维复合材料在隐身技术中已经得到了广泛应用。通过分析连续炭纤维、短切炭纤维、螺旋形炭纤维、异形截面炭纤维、掺杂改性炭纤维及其复合材料的微波电磁特性和吸波性能,探讨了以上几种炭纤维的吸波机理,其中螺旋形炭纤维和异形截面炭纤维是最有发展前景的两种吸波炭纤维。     

In-situ synthesis of oxygen free SiC fibers and ropes by electron beam melting

The SiC fibers, ropes and columnar-like fibers have been synthesized on the substrate of Co-based DSX40M alloy by electron beam (EB) melting. The fibers have been prepared from the SiC particles under high vacuum. The microstructure of the SiC fibers, ropes and columnar-like fibers has been investigated by scanning electron microscope (SEM) having energy dispersive spectroscopy (EDS) as an attachment. The coating of Co, Cr and Ni is observed on the surface of the SiC fibers, ropes and columnar-like fibers. A slight charging is observed in the case of the ropes while the columnar-like fibers and small size woven fibers did not show this effect suggesting the semiconducting nature of the ropes.     

耐高温的SiC(Al)纤维

聚硅碳硅烷 (PSCS)与乙酰丙酮铝(Al(AcAc)₃)在一定条件反应制备了耐高温SiC(Al)纤维先驱体聚铝碳硅烷( PACS)。PACS通过熔融纺丝、预氧化处理、低温烧成、高温烧结等一系列工艺过程制备了耐高温SiC (Al)纤维 。SiC (Al) 纤维的化学组成为Si₁C_1.15O_0.026Al_0.013,主要结构是平均晶粒为95 nm的β-SiC,O和游离C含量均大大低于Nicalon纤维 ( O>10wt%,游离C>10wt%),同时含有微量的Al和少量的 α -SiC。纤维表层O含量和Si含量略高于纤维内部,表面光滑平坦,没有明显表面缺陷。 SiC (Al) 纤维的平均直径为13 μm,平均强度为2.3 GPa,1400℃氩气中处理1 h,强度保留率95%以上;1800℃氩气中处理1 h,强度保留率为71%。纤维的高温稳定性高于Nicalon纤维,低于Tyranno SA纤维。      

快速烧结法制备连续碳化硅纤维

通过熔融纺丝，不熔化处理制得连续聚碳硅烷（ＰＣＳ）不熔化纤维，采用快速烧结方法制备出性能较好的连续ＳｉＣ纤维。探讨了气封条件的选择，以及烧结速度对ＳｉＣ纤维的组成，结构及性能的影响。结果表明，快速烧结条件下，可以实现向纤维上施加张力以及纤维的无机化转变，烧结速度加快会降低纤维的Ｃ／Ｓｉ（原子比），同时有利于提高纤维的抗拉强度和热稳定性。