高性能雷达吸波涂层的制备及其损伤行为

以羰基铁粉为吸收剂、聚氨酯为胶黏剂,制备具有优异吸波性能的雷达吸波涂层,并基于矢量网络分析仪、电磁模拟软件Ansoft HFSS以及弓形框测试系统,对涂层电磁特性、损伤模型以及吸波性能进行研究。结果表明:雷达吸波涂层在垂直入射条件下具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm时,其反射损耗峰在7.2~12.8 GHz均达到?8 dB;在斜入射条件下也具有优异的吸波性能,当涂层厚度为0.8 mm、入射角为60°时,其反射损耗峰在5.5~18 GHz均达到?10 dB。相比于失效模式如雷达吸波涂层分层脱粘,损伤脱落对其吸波性能的影响更为明显。随着损伤脱落面积的增加,雷达吸波涂层的吸收强度（尤其是X波段）明显降低,且最小反射损耗峰往高频移动。通过对高性能雷达吸波涂层的脱落、分层等损伤行为的研究,为后续进行雷达吸波涂层维护与建立失效性评估标准具有极大的现实和军事意义。     

热喷涂纳米β-SiC/LBS涂层的吸波性能

应用喷雾造粒技术对纳米β-SiC/LBS复合吸波粉末进行团聚造粒,采用超音速火焰喷涂工艺制备高温纳米复合吸波涂层,并对复合涂层性能进行研究.结果表明,颗粒状β-SiC弥散在半熔融状态的LBS中形成涂层.涂层与基体的结合强度为8.46 MPa,拉伸过程中,涂层从内部撕裂,并表现为脆性断裂.与普通陶瓷吸波涂层相比,复合涂层的吸波性能得到扩展;随着涂层厚度的增加,复合涂层对电磁波的衰减能力将从高频向低频移动.受到涂层抗拉强度的限制,复合涂层的厚度应该小于1 mm.纳米β-SiC含量(质量分数)为46%时,复合涂层的电磁波反射率系数达到-13 dB;当在涂层厚度相同而微波频率大于14 GHz时,复合涂层的电磁波反射率系数均小于-10 dB.数值模拟结果表明,当β-SiC质量含量为46%时,复合涂层的吸波性能最佳.     

环氧基复合吸波涂层的制备与性能研究

目的 制备综合吸波性能良好的复合吸波涂层.方法 选择炭黑和羰基铁粉进行机械混合,作为吸波剂加入到环氧树脂中进行吸波材料制备,利用扫描电子显微镜对炭黑和羰基铁粉分别进行微观形貌的观察.利用矢量网络分析仪在2～18 GHz内测试其电磁性能,研究炭黑和羰基铁粉含量及涂层厚度对吸波性能的影响规律.结果 通过观察微观形貌发现,炭...     

空气层匹配碳纤维吸波涂层的吸波性能

目的探究空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度对碳纤维吸波涂层吸波性能的影响。方法以短切碳纤维为吸收剂,水性聚氨酯为基体树脂,制备雷达吸波涂层。采用扫描电子显微镜和金相显微镜对短切碳纤维和涂层的微观形貌进行分析表征,将碳纤维涂层与空气层进行匹配,并采用矢量网络分析仪测试分析涂层的吸波性能。结果当空气匹配层厚度由1 mm逐渐增加到3.5 mm时,复合涂层的最大吸收峰由高频逐渐向低频移动。匹配厚度为3 mm时,反射率峰值最低(-41 d B)。匹配厚度为2.5 mm时,有效吸收频段(反射率-10 d B)最宽,为8.6~18 GHz。随着碳纤维含量的增加,涂层的最大吸收峰频率均呈下降趋势,有效吸收频段向低频移动。碳纤维含量(质量分数)低于0.1%时,只有碳纤维长度达到3 mm,涂层才具备有效吸波性能。碳纤维含量为0.1%~0.2%,碳纤维长度为2 mm时,涂层吸波性能最好。碳纤维含量超出0.2%,碳纤维长度为1 mm时,涂层已经具备较好的吸波性能。结论通过调节空气层匹配厚度及碳纤维含量、长度,空气层匹配碳纤维吸波涂层在不同频段均能实现对电磁波的有效吸收。     

一种热喷涂雷达吸波涂层制备技术

采用耐温的磷酸盐玻璃和改性的β–SiC吸收剂的热喷涂材料体系,使用火焰喷涂工艺制备了热喷涂雷达吸波涂层,对粉末、涂层制备过程及性能进行了研究,结果表明:喷雾干燥造粒是制备热喷涂雷达吸波涂层粉末材料体系的合理方法,使用火焰喷涂制备的涂层,吸收剂含量为20%时,涂层性能最佳,当涂层厚度为1 mm时,在1.2×1010～1.8×1010 Hz范围内,涂层反射率均低于-8 dB。     

碳纳米管对RGO/CNT-CNP涂层吸光性能的影响

为获得对可见光到近红外光具有优异吸收性能的吸光涂层，以还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide, RGO)作框架、碳纳米颗粒(carbon nano particles, CNP)和碳纳米管(carbon nano tubes, CNT)作附着物，采用高压静电喷涂技术制备了RGO/CNT_x-CNP吸光涂层(x为CNT的直径),研究了CNT的直径对RGO/CNT_x-CNP涂层形貌和吸光性能的影响。结果表明：RGO/CNP涂层对波长为400～1 400 nm的光的平均吸收率为90.5%;加入CNT使RGO以一定角度倾斜堆叠，从而形成具有不同尺寸光学腔的复合结构，RGO/CNT_x-CNP涂层的光吸收性能显著改善；随着CNT直径的增大，CNT覆盖RGO框架的面积增加，RGO/CNT_x-CNP涂层的表面粗糙度增大，微米级和纳米级光学腔的数量增加，从而涂层的吸光率提高；采用直径为20 nm的CNT制备的RGO/CNT₂₀-CNP涂层具有最佳的吸光性能，对可见光到近红外光...     

石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层研究

目的研究石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层对碳钢板的防腐性能。方法采用高分子辅助电化学法合成具有优异水分散性的功能化石墨烯,并将其加入到偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂涂层中,用于碳钢板的表面防腐。通过透射电镜、拉曼光谱和纳米粒度仪对石墨烯的结构和水分散性进行了表征。利用Tafel曲线、电化学阻抗谱和硫酸铜点滴试验,研究了石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层的耐蚀性能。结果透射电镜和拉曼光谱分析表明成功制备了石墨烯,且石墨烯的Zeta电位值约为-50 m V,赋予了石墨烯优异的水分散性。Tafel曲线测试显示,相对于偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层,加入石墨烯后,复合涂层的腐蚀电流密度明显下降,当石墨烯含量为0.10%(占有机硅氧烷改性树脂的质量百分比)时,腐蚀电流密度下降至0.554×10-6 A/cm2。电化学阻抗谱测试中,石墨烯含量为0.10%的复合涂层的阻抗值最大,表现出良好的抗腐蚀性能。结论所制备石墨烯的加入能够提高石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层对腐蚀因素(水和氧气)的阻隔作用,使复合涂层具有优异的耐蚀性能。     

剥离的碳化钛（d-Ti3C2Tx）纳米片吸波性能

目的研究剥离的碳化钛(d-Ti3C2Tx)纳米片的吸波性能。方法利用HCl/LiF刻蚀,通过高速离心的方法得到d-Ti3C2Tx纳米片。利用X射线衍射仪(XRD)分析d-Ti3C2Tx的物相组成。用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对d-Ti3C2Tx进行形貌分析。利用原子力显微镜(AFM)测量了d-Ti3C2Tx纳米片的厚度。利用矢量网络分析仪(VNA)测试了d-Ti3C2Tx纳米片与石蜡复合材料X波段的电磁参数。利用Cole-Cole图分析了复合材料的损耗来源,并通过电磁参数计算分析了d-Ti3C2Tx的吸波性能。结果d-Ti3C2Tx纳米片与石蜡复合材料的介电实部/虚部随着d-Ti3C2Tx浓度的增加而增大,极化的增强和电导网络的扩大是导致复合材料介电实部/虚部增加的主要原因。Cole-Cole图分析表明,复合材料中存在多种类型的极化,这分别是由缺陷、官能团和界面等引起的多重弛豫极化。吸波性能分析表明,通过改变d-Ti3C2Tx浓度,可以调控复合材料的吸波性能。当填充量达到15%时,吸波性能最佳。其在厚度为4 mm下最小反射损耗为−20.1 dB,相应的微波吸收带宽(<‒10 dB)为1.9 GHz。结论d-Ti3C2Tx/石蜡复合材料表现了优异的微波吸收性能,且通过改变d-Ti3C2Tx浓度,可以调控d-Ti3C2Tx复合材料的微波吸收性能。     

纤维吸收剂型吸波涂层的匹配厚度研究

采用X纤维为吸波涂料的吸收剂,制作不同厚度的吸波涂层,测试相应的雷达波反射衰减值。研究结果表明：涂层厚度对吸波涂层的雷达波反射衰减有重要的影响;在固定X纤维的电磁参数前提下,吸波涂层在8mm波段、3mm波段具有不同的匹配厚度。     

PVP对石墨烯/Fe3O4复合吸波材料形貌及吸波性能的影响

目的研究分散剂PVP对Fe_3O_4在石墨烯表面分散性的影响,以获得吸波性能良好的吸波材料。方法采用溶剂热法制备石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪、X射线光电子能谱、矢量网络分析仪等对石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料进行表征,并研究了PVP添加与否在石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料形貌及吸波性能的影响。结果添加PVP后的石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料与未添加PVP的相比,Fe_3O_4在石墨烯表面的团聚现象明显减少,尺寸显著减小。通过计算机模拟反射率,未添加PVP的石墨烯/Fe_3O_4复合吸波材料在匹配厚度d=2.00 mm时,在16.25 GHz处达到最大反射损耗-18.79 dB,复合材料反射损耗小于-10 dB的频带宽度可达4.1 GHz。添加PVP的复合材料在匹配厚度d=2.00 mm时,在16.25 GHz处达到最大反射损耗-25.88 dB,复合材料反射损耗小于-10 dB的频带宽度可达4.5 GHz,相比未添加PVP的复合吸波材料,反射损耗小于-10 dB的频带宽度增加0.4 GHz,最大反射损耗提高7.09 dB。结论 PVP能提高Fe_3O_4在石墨烯表面的分散性,并在石墨烯表面形成良好的导电网络,使复合材料的吸波性能明显提升。     

基于双磁介质层复合的超材料低频吸波体研究

本研究将磁性吸波涂层融入至超材料的结构设计中,得到了一种新型低频复合超材料吸波体,吸波体由环形电阻膜、双层磁性吸波涂层和金属背板组成。采用CST仿真软件计算了超材料吸波体的吸收性能,研究了吸波体各个结构参数对吸收性能的影响。仿真结果表明,设计的超材料吸波体厚度为2.5 mm时,在1.9和4 GHz处存在2个吸收峰,在1.59～6.59GHz频率范围内反射损耗低于-8dB,吸收带宽达到5GHz。通过吸波体电磁场分布对吸波机理进行了讨论。结果表明,吸波体低频吸收带宽的增加是由于表面的电阻膜图案改变了超材料吸波体的电场分布和磁场分布,促进了磁介质层的损耗。最后制备了吸波体样品并进行了反射率测试,实物测试结果与仿真结果基本一致,说明设计制备的吸波体具有优异的低频吸波性能,吸波带宽相比磁性吸波涂层大幅提高。     

纺锤状ZnO/还原氧化石墨烯异质结构及其微波吸收性能

目的调节石墨烯的电磁匹配,以实现最优的微波吸收性能。方法通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯GO,以六水合硝酸锌、双六甲撑三胺、氧化石墨烯为原料,采用水热法在140℃获得了具有异质结构的包裹r-GO的纺锤状ZnO棒(S-ZnO/r-GO)。通过X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及透射电子显微镜(TEM)测试,分别对S-ZnO/r-GO的组成成分、形貌特征以及微观结构进行了表征,同时采用同轴法,通过矢量网络分析仪测试分析了不同填充浓度下S-ZnO/r-GO复合材料在2~18 GHz范围内的电磁特性,并通过计算得到了材料的微波反射率损耗。结果尺寸均匀且相互交织的纺锤状ZnO棒被大量褶皱的还原氧化石墨烯所包覆,构建了一种相互连接的三维交织结构。纺锤状ZnO的引入以及三维结构的建立,明显改善了S-ZnO/r-GO异质结构在2~18 GHz频率范围内的电磁特性和微波响应。在厚度为2.0 mm,频率为14.8 GHz处,最大反射率损耗值达到−40 dB,有效吸收带宽几乎覆盖整个Ku波段。结论纺锤状ZnO/r-GO复合材料表现出优异的微波吸收性能和较宽的有效吸收频段,具有一定的应用前景。     

纳米铁纤维与羰基铁粉共混制备轻质宽带吸波涂层材料

为降低羰基铁粉吸波剂的密度、提高介电常数,采用轻质、高介电常数的纳米铁纤维与羰基铁粉共混,制备了轻质宽带吸波涂层.研究了纳米铁纤维含量对复合吸波剂微波电磁与吸收特性的影响.结果表明,随纳米铁纤维含量的提高,复合吸波剂的介电常数和磁导率增大.当复合吸波剂中纳米铁纤维含量(质量分数)为2.2%-4.4%时,吸波涂层有更低的面密度和更宽的有效带宽,这是由于在一定范围内提高介电常数,可以改善吸波涂层的匹配吸收特性.     

Effect of Critical Plasma Spray Parameters on Microstructure and Microwave Absorption Property of Ti<Subscript>3</Subscript>SiC<Subscript>2</Subscript>/Cordierite Coatings

Ti₃SiC₂/cordierite coatings with different critical plasma spray parameters (CPSP) were fabricated via atmospheric plasma spraying method. The microstructure and phase constitution of the as-sprayed Ti₃SiC₂/cordierite coatings were characterized. The effects of CPSP conditions on the electromagnetic shielding, and dielectric and microwave absorption properties of coatings in the frequency of 8.2-12.4 GHz were also measured and investigated. The results showed that both real and imaginary part of the complex permittivity decrease with increasing CPSP values, which can be ascribed to the decomposition of some Ti₃SiC₂ into TiC. The calculated reflection loss of the as-sprayed Ti₃SiC₂/cordierite coatings with different CPSP conditions and thicknesses indicates that coatings with CPSP 0.3, 0.35, and 0.425 exhibit excellent microwave absorption property in the thickness of 1.5 mm. In order to broaden the bandwidth of the coatings, a double-layer coating system was designed. The calculated reflection loss results show that when the thickness of matching layer is 0.3 mm and the thickness of absorbing layer is 1.5 mm, the double-layer coating system shows a proper microwave absorption property with a minimum absorption value of ?17.37 dB at 9.67 GHz and a absorption bandwidth (RL less than ?5 dB) of 4.16 GHz in the investigated frequency.     

Atmosphere Plasma-Sprayed Carbon Nanotubes/Cordierite Nanocomposite Coatings for Microwave Absorption Applications

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)/cordierite (MAS) nanocomposite coatings with different MWCNT contents were prepared via atmosphere plasma spraying method. The characteristics of the MWCNTs/MAS powders and as-sprayed coatings, such as microstructure and phase constitution, were observed and measured. The dielectric properties and microwave absorption properties of MWCNTs/MAS powders and nanocomposite coatings have been investigated at the frequency of 8.2-12.4 GHz with different MWCNT contents and sample thicknesses. When the MWCNT content increased to 7%, the nanocomposite coating revealed the highest dielectric constant and optimal microwave absorption property. Further increase in MWCNT content led to severe oxidation of MWCNTs during the plasma spray process, which resulted in lower dielectric constants and poor microwave absorption property. Moreover, the sample thickness has a noticeable influence on the reflection loss (RL) of the MWCNTs/MAS coatings, and the coating of 2.4-mm thickness shows optical microwave absorption with a minimum RL of ?15.61 dB and bandwidth of 2.35 GHz.     

Fractal Evaluation on Effective Dielectric Properties for High-Velocity Oxygen Fuel Sprayed LBS-SiCβ Composite Absorber Coatings

An evaluation of microstructure-property relationship is important for thermally sprayed composite absorber coatings, because self-similarity in the microstructure is a key characteristic that can affect coating properties, such as flattened particle shape, pores, absorbent phase, and coating thickness. In this paper, a multiscale effective fractal model is reported to characterize the microstructure-property relationship for high-velocity oxygen fuel (HVOF) sprayed composite coatings. It shows the fractal of coating structure was presented to calculate the volume fraction of thermally sprayed absorber coatings with wavelet-fractal algorithm. As an example, the flattened particle shape, porosity, and thickness were researched for the microwave reflectivity coefficient of HVOF sprayed nanometer LBS (Li₂O-B₂O₃-SiO₂)-SiC_β composite coatings. The modeling approaches to establishing the relationships between coating microstructure and absorbing property was checked.     

Synthesis and surface modification of cobalt nanoparticles and electromagnetic property of Co/PPy nanocomposites

In this work, cobalt nanoparticles were synthesized by chemical reduction procedure. After the hydrophilic functionalization, Co/polypyrrole(PPy)nanocomposites were prepared by in situ polymerization of pyrrole in aqueous dispersion of Co nanoparticles. The Co/PPy nanocomposites show good electromagnetic properties with both magnetic loss and dielectric loss to electromagnetic wave. The electromagnetic wave absorbing bandwidth(reflection loss \-10 d B) for Co/PPy(20 wt%) is above 5.5 GHz at a thickness of 2 mm, and with a maximum reflection loss(around-20.02 d B) at 14.77 GHz. This magnetic nanoparticles/conducting polymer nanocomposites are great potential candidates for electromagnetic wave absorbent, because of their wide-absorbing frequency,strong absorption, good compatibility, low density, and controllable absorbing properties.     

钴-铁沉积碳化硅颗粒及其吸波性能

目的提高碳化硅微粒的微波吸收性能。方法利用改进的化学镀法,以硫酸钴和硫酸亚铁为主盐,次亚磷酸钠为还原剂,施镀温度为50℃,使用机械搅拌和超声分散相结合的方法,在预处理后的微米碳化硅颗粒表面沉积钴铁合金。通过X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)分别对化学镀前后材料的结晶状态、组成成分和形貌特征进行了表征;利用矢量网络分析仪对化学镀前后材料在2~18 GHz频率范围内的电磁性能进行了测试,并通过计算得到了材料微波反射率损耗。结果钴铁合金呈微球状均匀沉积在碳化硅表面,有效地改善了碳化硅材料的电磁性能和微波吸收性能。碳化硅的介电常数虚部存在界面极化和缺陷极化两个弛豫峰(9.1、13.8 GHz),而沉积钴铁合金后,碳化硅材料Co-Fe/SiC增加了两个弛豫峰:介电弛豫峰(11.7 GHz)和磁弛豫峰(12.6 GHz)。正是由于Co-Fe合金对微波信号的介电弛豫和磁弛豫,有效提升了材料的吸波性能。当吸波层厚度为2.4 mm时,反射率在10 dB以上的吸收带宽达到3.8 GHz,20 dB带宽可以达到1.5 GHz。当吸波层厚度为2.3 mm时,频率为12.7 GHz时达到最大吸收峰值–43 dB。结论在碳化硅材料表面沉积钴铁合金是一种有效改进材料微波吸收性能的方法,且该材料是一种高效、宽频的微波吸收材料。