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。     

碳纳米管吸波材料研究进展

介绍了碳纳米管的结构和性能特点,归纳和分析了碳纳米管吸波材料的最新进展,并提出了现有研究中存在的不足及进一步研究的方向。目前碳纳米管吸波材料的研究主要集中在不同结构碳纳米管吸波材料、磁性金属/碳纳米管复合吸波材料、稀土/碳纳米管复合吸波材料、铁氧体/碳纳米管复合吸波材料、聚合物/碳纳米管复合吸波材料以及陶瓷/碳纳米管复合吸波材料。对碳纳米管进行形貌控制、结构优化、表面修饰、复合掺杂改性以及界面结合和耐温性能的强化,是碳纳米管吸波材料今后的发展方向。     

微弧等离子喷涂碳纳米管/纳米Al2O3-TiO2复合涂层

根据"一专多能"的设计思想,研制了多功能微弧等离子喷涂系统.该系统除具有喷涂功能外,还具有焊接、切割、淬火等用途.所设计的微弧等离子喷枪采用了独特的气路结构、喷嘴结构和中心轴向送粉方式;设计的电源运用了IGBT高频逆变技术、微电脑控制技术和软开关变换技术等,具有体积小、质量轻、抗干扰强、可靠性高等特点.运用多功能微弧等离子喷涂系统制备了碳纳米管/纳米AI2O3-TiO2复合吸波涂层.结果表明,涂层厚度为1.5 mm时,碳纳米管/纳米AI2O3-TiO2复合涂层的吸波能力最佳,最小反射率为-22.14 dB,小于-10 dB的频带宽为4.00 GHz.     

无机复合纳米材料电致变色薄膜研究进展

开发循环稳定性好,着/褪色响应快,变色效率高的薄膜是电致变色材料的研究重点。与有机材料相比,无机材料的稳定性更强,实用性更好。通过构筑高孔隙率、低电阻率、大比表面积和多活性位点的微纳结构活性薄膜,能有效提高电致变色性能。本文阐述了电致变色器件的变色原理,详细介绍了介孔结构、纳米阵列结构及核壳结构等特殊微纳结构无机电致变色薄膜的性能优势和发展现状,进而探讨了微纳结构薄膜存在的瓶颈问题和发展趋势,有利于精准拓展研究思路,对推动无机电致变材料的发展与应用具有指导作用。     

微弧等离子喷涂制备莫来石/金属复合热障涂层

运用微弧等离子喷涂制备了莫来石/金属复合热障涂层.研究了涂层的微观结构、结合强度、隔热性能和抗热震性能.复合涂层结构为莫来石颗粒被"包裹"在金属层片状结构中;涂层的结合强度大于30 MPa.随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的隔热性能有所提高,随涂层表面温度的升高,涂层的隔热温度也不断提高,涂层的最高隔热温度为125℃.1 150℃的水淬热震试验表明,基体变形是导致涂层失效的重要原因之一,随着涂层中莫来石含量的增加,涂层的抗热震次数先增加后减小,粉末中莫来石含量为40%的涂层的抗热震性能最好,抗热震次数最多为72次.     

用GA-BP算法研究超音速电弧喷涂JCW-S-AM涂层显微硬度与工艺参数间的关系

采用超音速电弧喷涂设备在不同工艺参数条件下制备JCW-S-AM涂层,利用显微硬度计测定各种涂层的显微硬度.根据测试结果,运用GA-BP算法构建涂层显微硬度与喷涂电压、喷涂电流的关系模型并进行工艺参数优化.研究结果表明:喷涂电压和喷涂电流对涂层显微硬度均有影响,呈现非线性规律,并且电压和电流之间存在交互作用;通过遗传算法优化,获得的最佳喷涂工艺参数为:喷涂电压29V,电流200A.此时JCW-S-AM涂层显微硬度最大.     

微弧等离子喷涂制备空心莫来石隔热涂层研究

采用微弧等离子喷涂方法制备了空心微珠莫来石隔热涂层。研究了涂层的结合强度、隔热性能和抗热震性能。实验结果表明：拉伸断裂发生在莫来石涂层内,涂层的平均结合强度约为5.63 MPa;稳态测量涂层隔热温度,当涂层表面温度为400℃～800℃时,涂层的隔热温度变化范围为11.5℃～40℃;热震温度为400℃～800℃间隔100℃时,涂层的抗热震次数分别为165、135、117、81和34次;涂层先从试样边沿开始剥落,并呈加速剥落的趋势。涂层失效主要原因是由于热震过程中残余应力积聚造成的。     

Study of Multi-Function Micro-Plasma Spraying Technology

A multi-functional micro-arc plasma spraying system was developed according to aerodynamics and plasma spray theory. The soft switch IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor） invert technique, micro-computer control technique, convergent-divergent nozzle structure and axial powder feeding techniques have been adopted in the design of the micro-arc plasma spraying system. It is not only characterized by a small volume, a light weight, highly accurate control, high deposition efficiency and high reliability, but also has multi-functions in plasma spraying, welding and quenching. The experimental results showed that the system can produce a supersonic flame at a low power, spray Al2O3 particles at an average speed up to 430 m/s, and make nanostructured AT13 coatings with an average bonding strength of 42.7 MPa. Compared to conventional 9M plasma spraying with a higher power, the coatings with almost the same properties as those by conventional plasma spray can be deposited by multi-functional micro-arc plasma spraying with a lower power plasma arc due to an improved power supply design, spray gun structure and powder feeding method. Moreover, this system is suitable for working with thin parts and undertaking on site repairs, and as a result, the application of plasma spraying will be greatly extended.     

超音速电弧喷涂CS-T5涂层在柱塞修复中的应用

通过金相观察、显微硬度测试、涂层结合强度和耐磨性试验与测定、X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析,研究了超音速电弧喷涂CS-T5涂层显微组织和力学性能,探讨了喷涂电压对涂层显微组织和显微硬度的影响。结果表明:超音速电弧喷涂CS-T5涂层呈现典型的层状结构,随着喷涂电压的增加涂层组织结构致密性增强,在一定喷涂电压条件下涂层具有较高硬度和结合强度,较好的耐磨性。实际应用表明,采用超音速电弧喷涂CS-T5涂层对失效的柱塞进行修复,修复后的柱塞不仅恢复了原来设备功能,而且延长使用寿命1倍以上。     

碳基/羰基铁复合吸波材料的研究进展

碳基/羰基铁复合吸波材料结合了各自优势,具有独特的物理化学特性和良好的吸波性能,成为近年来研究热点之一。本文结合国内外最新研究成果,介绍了羰基铁吸波剂自身改性的研究现状,将碳基/羰基铁复合吸波材料的研究成果系统归纳为6大类,即石墨烯/羰基铁复合吸波材料、碳纳米管/羰基铁复合吸波材料、碳纤维/羰基铁复合吸波材料、炭黑/羰基铁复合吸波材料、石墨/羰基铁复合吸波材料以及其他碳材料与羰基铁的复合吸波材料,并进行了详细介绍。最后,指出了碳基/羰基铁复合吸波材料未来研究亟待解决的性能调控和轻量化等问题,展望了其在宽频隐身等方面的发展前景。