轻骨料水泥基多功能吸波材料的制备及有限元分析

为分析轻骨料种类及粒径对吸波材料性能的影响，采用五种从微米级至毫米级粒径的轻骨料制备了轻质水泥基吸波材料，测试其电磁参数和反射损耗(RL),采用有限元分析方法构建了二维截面模型，模拟吸波材料内部电磁场分布情况，并测试了吸波材料的力学性能和导热系数。结果表明，增加轻骨料掺量和增大粒径可改善水泥基材料的阻抗匹配性能，提升平均RL,拓宽有效吸波频宽，吸收峰向高频移动。20 mm厚度时，吸波材料在低频1.2 GHz处最优RL为-29.1 dB,在较高频5.9 GHz处最优RL为-20.9 dB,有效吸波频宽最宽可达14.49 GHz。有限元模拟结果表明，轻骨料可改变电磁波传输方向，增加电磁波损耗途径，相邻骨料之间可产生较强损耗，其次是在骨料内部产生损耗，这为骨料种类、粒径选择与轻质吸波材料设计提供理论基础。增大轻骨料粒径会降低吸波材料的密度、力学强度与导热系数，使其吸波效能更好，保温效果更优。