羰基铁粉吸波涂层的优化设计

研究了以羰基铁粉为吸收剂的吸波涂层的轻型化问题.以石蜡为粘合剂,制备了不同羰基铁粉含量的吸波材料,测试了其电磁参数.利用完全枚举法对羰基铁粉吸波涂层进行了优化设计,设计中引入了面密度指标.满足X波段反射率小于-10dB的带宽大于3.9GHz的涂层最小面密度为5.49kg/m2.分层使涂层面密度下降的效果不明显,羰基铁粉吸波涂层宜采用单层形式,增大羰基铁粉在涂层中的含量有利于减轻面密度.     

以中空多孔碳纤维为主体的轻质吸波材料吸波性能研究

根据阻抗匹配原理和电磁波传播规律,以中空多孔聚丙烯腈(PAN)碳纤维为主要吸收剂,分别添加以炭黑、碳纤维和羰基铁粉为吸收剂的匹配层,制备了双层轻质雷达吸波材料,并考察了其吸波性能.结果表明,双层结构设计和不同吸收剂的复合对提高材料的吸波性能起着重要的作用.以羰基铁粉作吸收剂的匹配层比以炭黑和碳纤维作吸收剂的匹配层对提高以中空多孔碳纤维吸波材料的吸波性能更为显著.所制备的材料在厚度为2.90mm,密度为1.28g/cm³时,在4~18GHz频率范围内反射率≤-8dB的带宽为11.42GHz,反射率≤-10dB的带宽为10.90GHz.     

吸收剂形状对雷达吸波材料性能的影响研究

以片状铁、针状多晶铁纤维、球形羰基铁粉吸收剂为原材料分析探讨了磁性吸收剂形状对其微波电磁参数的影响。结果表明，2GHz时磁导率实部最大的为片状，其次是针状，最小的为球形吸收剂，片状铁吸收剂磁导率实部在2GHz时可达4．65，磁导率虚部2～18GHz均高于多晶铁纤维和羰基铁粉。模拟其吸波性能发现片状铁吸收剂吸波性能在2～9．6GHz优于多晶铁纤维和羰基铁粉，可用于提高吸波材料的低频吸波性能。     

碳纤维/羰基铁粉复合涂层吸波效果及机理分析

在碳纤维表面化学镀镍,再将其与羰基铁粉混合制备成吸波涂层,对其吸波性能进行了测试.结果表明:在2～18 GHz内,碳纤维/羰基铁粉吸波涂层,最大吸收峰在5.92 GHz,此时反射率为-8.89 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为9.50 GHz;单层羰基铁粉涂层在相同厚度下,最大吸收峰为7.94 GHz,对应的反射率为-10.36 dB,反射率小于-5.00 dB的频宽为6.90 GHz;碳纤维与羰基铁粉混合后,涂层反射率小于-5.00 dB的频宽增大,有利于吸收雷达波.最后,对碳纤维/羰基铁粉吸波涂层的吸波机理进行了初步分析.     

水泥基涂层材料吸波性能的研究

研究了石墨粉、羰基铁粉、铁氧体粉与水泥等复合制成的涂层材料的吸波性能,分析了涂层材料吸波性能与石墨粉含量、粒度、涂层表面电阻率的关系.结果表明,石墨粉涂层材料与铁氧体粉、羰基铁粉涂层材料相比有好的吸波效果,石墨粉涂层材料在高频段(9～18GHz)和低频段(2～9GHz)各有1个吸收峰,石墨粉含量为12%(质量分数)、表面电阻率较小时有好的吸波效果,石墨粉粒度影响石墨粉的含量.     

涂层与镀层复合雷达波吸收性能研究

以纳米铁酸镍钴铁氧体复合Co粉、羰基铁粉等为吸收剂,并采用化学镀层和涂层方法,进行了单层、双层和三层沣涂层的吸波性能实验研究.结果表明:双层复合涂层的吸波性能较单层涂层在低频段有较大的提高;三层复合涂层的吸波性能优于双层复合涂层,三层复合涂层反射率小于-5dB的频宽为4.5～18GHz,较双层涂层提高5.4GHz.其中,镀镍层对提高吸波性能作用明显.     

不同电磁特性吸收剂的多层宽带吸波材料设计

简单有效的材料设计方法是最大程度发挥吸收剂吸波性能的关键。本研究提出了一种将匹配频率分别位于高、中、低频的三种高性能磁性吸波材料进行梯度叠层的设计方法。研究结果表明:利用此设计原理对球形羰基铁粉、片状羰基铁粉和片状FeSiAl合金三种吸收剂进行精确的阻抗渐变设计,充分发挥它们分别对高、中、低频电磁波的高效吸收,从而有效地拓宽了吸收带宽。设计总厚度分别为2.4和1.0mm时,反射损耗-8dB和-4dB以下带宽分别达到2-18GHz和2.2-18GHz,超过现有文献报道的吸波带宽。因此,这种多匹配频率材料阻抗梯度叠层的多层吸波材料设计策略不仅对于提高薄层吸波材料的带宽具有显著效果,而且对于宽带薄层吸波材料的研发具有指导意义。     

导电聚苯胺/ 羰基铁粉复合吸波材料

借助导电聚合物和软磁金属良好的电磁波吸收特性, 制备了导电聚苯胺/ 羰基铁粉复合材料。实验中把导电聚苯胺与羰基铁粉以2∶8 的比例制成复合粉, 然后再将复合粉与聚脲粘和剂以2∶8 的比例混合成吸波涂料。检测结果显示, 当聚苯胺电导率为10 -2 S/ cm、羰基铁粉平均颗粒尺寸为1～2μm, 在2～12 GHz 的频段范围可获得优于- 10 dB 的吸波性能。分析表明, 这类材料有望发展成宽频、强吸收、可人为设计特殊频段的优良吸波材料。     

羰基铁/环氧有机硅树脂涂层的吸波性能和力学性能研究

采用羰基铁为吸收荆、环氧改性有机硅树脂为基体,制备了羰基铁/树脂基涂层,研究了羰基铁用量对吸波涂层的电磁和力学性能的影响.结果表明,羰基铁经过润湿分散剂处理后,粉体与树脂间的相容性得到改善,从而提高了界面结合力,因此吸波涂层整体的力学性能得到了提高.当羰基铁含量为70%(质量分数,下同)时,复合材料的附着力为22.16MPa,冲击强度大于或等于50kg·cm.采用同轴法测试了涂层材料在2～18GHz频段内的电磁参数,并对羰基铁/环氧有机硅树脂基涂层的反射系数进行了测试,结果表明,吸波涂层的最大吸收峰随吸收剂含量的增加向低频移动.涂层厚度为2mm时,羰基铁含量为65%,涂层的最大反射率在5.12GHz时达到-32.25dB;羰基铁含量为75%,在频率为3.53GHz时材料的反射率达到最大值-36.02dB.     

羰基铁/三元乙丙橡胶复合材料的吸波性能

为了探明吸波材料的厚度、吸收剂的含量与吸波性能之间的关系,以羰基铁为吸收剂、三元乙丙橡胶为基体制备了复合橡胶吸波材料,采用矢量网络分析仪研究了在2.6~18 GHz范围内羰基铁含量和吸波材料厚度对吸波性能的影响,并利用电磁理论分析了吸波材料的吸波性能.对于3 mm吸波材料,当羰基铁体积分数为45%时,在3.5 GHz处其反射率的最小值达-21.7 dB;在羰基铁含量一定的条件下,微波吸收性能与吸波材料的厚度并不成正比关系,当厚度<2 mm时,吸波材料的吸波效果较差;当厚度>2 mm时,随着吸波材料厚度的增加,最大吸收峰的位置向低频移动,并且最大吸收峰的峰值和指定反射率的频率带宽也呈减小的趋势.在相同厚度下,随着羰基铁含量的增加,吸波材料在电磁波吸收峰处的反射率不断减小,而且吸波材料吸收峰的位置也向低频移动;输入阻抗与空气阻抗越接近,吸波材料的吸波性能越好.     

单层雷达吸波材料研究

通过数值分析确定了单层电损耗吸波材料理想电磁参数,探讨了单层吸波材料的吸波机理.分析表明:单层吸波材料要实现宽频吸收,其电磁参数必须具有频散效应,即随电磁波频率的升高电磁参数有规律的降低,其中ε′·μ′与f2成反比.以羰基铁粉/聚氯乙烯吸波贴片为实例验证了理论分析结果,讨论了常规单层吸波材料性能的影响因素.     

羰基铁粉@聚苯胺防腐吸波粉体的制备与性能

通过引发吸附在十二烷基苯磺酸(DBSA)改性羰基铁粉(CIP)表面的苯胺原位聚合,制备了具有核壳结构的羰基铁粉@聚苯胺(PANI)复合粉体。研究表明:DBSA对羰基铁粉有良好的分散保护作用;羰基铁粉经聚苯胺包覆后,涂层的自腐蚀电位显著升高,阳极极化电流变化平缓,显著降低了金属被氧化腐蚀的速度;聚苯胺链上的—NH—与环氧树脂链上的环氧端基间产生化学键合和氢键,对涂层有显著的增强增韧效果;涂层的微波吸收更强,有效频宽变宽,最大吸波向高频方向移动。     

选择表面工艺改性的CIPs涂层及其氧化物的吸波性能

针对吸波涂层氧化腐蚀现象,提出一种基于选择表面的周期结构涂层维修工艺。利用腐蚀法,在以羰基铁粉(CIPs)为吸收剂的吸波涂层表面制备CIPs及其氧化物涂层。用扫描电子显微镜(SEM)对腐蚀后颗粒的形貌进行了分析。测试了8~18GHz下混合颗粒的复介电常数和复磁导率,并用等效介质理论计算氧化涂层的参数。分析腐蚀和维修工艺对反射损耗(RL)的影响。结果表明:当CIPs涂层表面被氧化时,随着氧化涂层厚度的增加,涂层的吸波性能减弱,反射损耗增量值约为2dB。当涂层厚度为0.8mm时,维修效果不理想,若涂层厚度增加至1mm,且氧化涂层厚度为0.1mm时,维修效果较好,体现为10~18GHz频率范围内的吸波带宽增加,反射损耗相应减小约为2dB。     

羰基铁粉抗氧化性能研究现状

羰基铁粉具有高磁导率和高磁损耗等优良特性,被认为是薄层吸波涂层吸收剂的理想材料。加之,羰基铁粉的居里温度较高,有望成为薄层耐温吸波涂层的吸收剂。但是,羰基铁粉由于颗粒尺寸较小,颗粒表面积较大,在高温下的抗氧化性较差,近年来有关其抗氧化性能的研究已成为备受关注的热点。本文概述了羰基铁粉吸收电磁波的机制以及提高抗氧化性能的机理,介绍了几种有助于提高其抗氧化性能的制备方法,最后展望了这一领域的研究前景。     

宽频吸波涂层的探索

在电磁场理论基础上,提出了利用复合吸收剂和阻抗匹配技术等拓宽频带方式,并对复合吸收剂和多涂层结构进行了基础性试验,结果表明这种复合吸收剂在宽频吸波方面具有较大优势.     

吸波材料的研究现状及其发展趋势

阐述了吸波材料的概念及其在民用和军事领域的重要应用。根据电磁波在介质中的传播理论,介绍了吸波材料的吸波原理;在此基础上较详细地介绍了吸波材料的分类,重点介绍了铁氧体、碳化硅纤维、导电高聚物、智能吸波材料、手性材料、纳米吸收剂等传统吸波材料和新型吸波材料的研究现状及其特点,最后展望了吸波材料未来的发展趋势。     

羰基铁粉改性环氧树脂/乙基纤维素微胶囊的吸波性能

以羰基铁粉为吸波剂用溶剂蒸发法制备出环氧树脂/乙基纤维素微胶囊,使用矢量网络分析仪、激光粒度分析仪、ESEM-EDS和FTIR分别表征了微胶囊的吸波性能、粒径分布、颗粒特性以及化学结构。结果表明：羰基铁粉嵌入乙基纤维素中物理结合成微胶囊壁材,羰基铁粉提高了微胶囊的吸波性能。羰基铁粉的粒径越小与电磁波相互作用的面积越大,微胶囊的吸波性能越好。频率为18 GHz时,未掺羰基铁粉的微胶囊电磁波反射损失为-1.63 dB,而掺入粒径为3 μm和0.5 μm羰基铁粉(掺量50%)的微胶囊电磁波反射损失分别为-5.08 dB和-5.44 dB,分别降低了3.45 dB和3.81 dB。掺入粒径为0.5 μm羰基铁粉的微胶囊不团聚,其微观形貌更好。     

多孔层叠宽频吸波材料研究

根据电磁波传输线理论,将传统片状结构吸波材料设计为梯度渐变多孔层叠吸波结构,增加雷达波在涂层中的传输距离和损耗;采用轻质超高导电炭黑和短切碳纤维复合吸收剂技术,将电磁波损耗由吸收剂单一作用扩展到结构/功能填料吸波一体化,吸波材料随厚度的不同可实现在2～18GHz的雷达波反射率-15dB,在26～100GHz的雷达波反射率-20dB,大幅提高材料的宽频吸波性能,为实现雷达隐身材料的"薄、轻、宽、强"提供了新的技术途径。     

高速湿法球磨对羰基铁粉微结构及吸波性能的影响

采用高速球磨法快速制备片状羰基铁粉。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、矢量网络分析仪(VNA)对材料的微观形貌、物相、吸波性能进行了表征与分析。结果表明：球磨0～60 min时,羰基铁粉的厚度随球磨时间延长逐渐减小,形成片状结构,直径厚度比最大可达80∶1;球磨90 min时,羰基铁粉由大片状破碎成小片状,部分片状羰基铁粉经球磨珠撞击后重叠堆积,材料的厚度逐渐增加,比表面积下降;球磨120～180 min时,多数羰基铁粉的片状结构被粉碎破坏,形状回归为类球形,少数羰基铁粉进一步堆叠成块状。球磨前后羰基铁粉的晶体结构未发生实质性改变,羰基铁粉的综合吸波性能随着球磨时间的延长呈现先上升后下降趋势,并在球磨90 min时达到最优的吸波效果：反射损耗最小值为-54.94 dB (12.64 GHz),匹配厚度为2.17 mm,有效吸波带宽达到了8.48 GHz。     

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。