掺杂纳米稀土氧化物的电磁屏蔽材料的电磁匹配规律研究及设计

利用电磁波传输理论推导出了电磁屏蔽材料表面反射率公式、基于电磁参数广义匹配规律下总后向反射率公式和预设总后向反射率取值的表面反射率公式; 通过3维网格法理论分析了电磁参数对表面反射率和总后向反射率的影响,并使用掺杂了纳米稀土氧化物的电磁屏蔽材料进行优化设计.研究结果表明:在电磁屏蔽材料的设计中应主要调节材料的电损耗ε; 掺杂了少量纳米稀土氧化物的电磁屏蔽涂层能实现在2～18 GHz内有大于6 dB的衰减值,即表明掺杂纳米稀土氧化物能够较好地提高材料的电磁屏蔽性能.     

基于电磁参数的多层电磁波屏蔽涂料研究

在分析改性碳纤维和镍粉的复介电常数和复磁导率的基础上,进行复合电磁屏蔽涂层结构的设计,以实现频率小于1.5GHz的电磁波屏蔽效能的提高.制备了改性碳纤维/丙烯酸酯类树脂和镍粉/丙烯酸酯类树脂的电磁屏蔽涂料.实验表明:对填料基本电磁参数的分析能优化多层屏蔽涂层的设计,依据电磁参数来调整各层屏蔽涂料所用填料,可实现逐层阻抗匹配和提高屏蔽效能.在频率小于1.5GHz的低频区域,多层屏蔽涂层的最大电磁屏蔽效能可达30.5dB,相对单层屏蔽涂层,提高了5.31dB.       

锦纶织物纳米四氧化三铁颗粒化学复合镀铜

采用纳米颗粒化学复合镀技术,实现锦纶织物纳米Fe3O4颗粒复合镀铜.借助SEM、EDX、XRD及TG,研究镀层表面形貌、成份和结构以及织物热性能,测试镀铜织物的电磁波屏蔽、表面比电阻和耐磨性能.实验结果表明,较普通镀铜织物,纳米Fe3O4复合镀铜层表面粗糙度有所增加,镀层晶格结构没有改变,但晶粒尺寸有所减小,热性能变化不明显,耐磨性稍有增强.当增重率相同时,纳米Fe3O4复合镀铜织物电磁波屏蔽性能较普通镀铜织物有所降低;随着增重率的增加,平均屏蔽效能逐渐增大,表面比电阻逐渐减小.     

纳米级xSb2O3·(1-x)SnO2导电颜料的制备及烧结动力学

高分子绝缘材料的广泛运用给工业生产和人们生活带来了极大的方便,其静电效应也带来了严重的危害.纳米级xSb2O3·(1-x)SnO2导电颜料属于半导体材料,作为一种颜料添加于涂料中,涂覆于绝缘制品表面,使其具有导电、抗静电和屏蔽电磁波等功能.以尿素为沉淀剂,利用均匀沉淀法制备出纳米级xSb2O3·(1-x)SnO2导电颜料,粒径约为10nm左右,电阻率为36.70Ω·cm;研究了沉淀剂、反应温度、Sn4 /Sb3 摩尔比等最佳工艺参数选择;SO42-离子引入对掺锑SnO2(ATO)电性能、粒径大小及形貌的影响;建立了ATO前驱体烧结过程的反应动力学模型,进而估算烧结反应的活化能为67.793kJ/mol.     

利用人工结构表面改善纳米吸波材料的吸波性能

研究了如何利用金属人工结构表面(Meta-surface,MS)的频率特性来改善纳米吸波材料的低频吸波性能.利用等效电路和传输线理论分析了MS和纳米吸波材料涂层双层结构的微波反射特性.采用基于有限元方法的电磁波全波分析软件设计并仿真分析了MS的结构和尺寸,实际制作了MS和纳米吸波材料涂层双层结构,测量了微波反射性能.理论分析和实验研究表明,利用MS可以明显改善纳米吸波材料涂层的吸波性能,改善纳米吸波材料的低频吸波性能.     

四氧化三铁颗粒大尺度空中动态吸波

吸波材料研究一直是军事隐身技术领域中的前沿课题,而四氧化三铁磁性材料又是当前国内外研究的热点,其在大尺度空间动态吸波隐身模型的建立在军事领域具有很高的实用价值。为研究四氧化三铁颗粒大尺度空中动态吸波效果,数值模拟计算出散布在大尺度空中粒径长分别为0.25μm和10.57nm的Fe3O4颗粒在入射电磁波频率为2~18GHz范围内的电磁损耗和18GHz频率时随时间变化的动态电磁损耗。结果表明：入射电磁波频率为2~18GHz频率范围内时,10.57nm的Fe3O4颗粒散布空间产生的电磁损耗为0.40W到11.59W,在18GHz频率时,电磁损耗为11.381W到11.559W;入射电磁波频率为2~18GHz频率范围内时,0.25μm的Fe3O4颗粒散布空间产生的电磁损耗为0.22W到4.88W,在18GHz频率时, 电磁损耗为4.812W到4.899W。可见Fe3O4颗粒具有良好的吸波效果且纳米Fe3O4颗粒吸波性能优于微米Fe3O4颗粒。     

改性纳米钐/铋/乙烯基酯辐射屏蔽复合材料的制备及性能验证

面对现代辐射防护提出的轻量化和无铅化要求,聚合物基屏蔽材料愈发受到重视。本文将改性后的纳米氧化钐（nanoSm2O3）和纳米氧化铋（nanoBi2O3）作为屏蔽填料,通过原位聚合法制备了改性纳米钐/铋/乙烯基酯辐射屏蔽复合材料（M-nanoSm2O3/M-nanoBi2O3/vinyl ester, SBV）。采用红外光谱和X射线衍射对改性前后的纳米填料进行了表征,通过热重分析、力学性能测试、断面扫描及伽马射线和热中子屏蔽性能测试研究了填料含量对复合材料性能的影响。结果表明,添加改性纳米填料能够显著增强复合材料的热稳定性能和屏蔽性能,但过量添加会严重破坏复合材料的力学性能。综合考虑,掺杂量为30 wt%时,复合材料综合性能最佳,兼并无铅、低比重和高屏蔽性能的特点,有望成为应用于混合辐射场中的屏蔽材料。     

基于电磁拓扑理论的多孔缝场线耦合分析

为了使电子系统在复杂电磁环境中可以正常工作,通常要对电子系统进行屏蔽处理。但是在屏蔽墙表面不可避免的要开一些小孔,用于通风或者散热等用途,因此出现了多孔屏蔽的问题。基于电磁拓扑理论,分析了位于多孔屏蔽墙后传输线终端对外界电磁波入射的响应。采用偶极子等效原理处理孔缝问题,利用基于Agrawal模型的扩展BLT(Baum-Liu-Tesche)方程给出屏蔽墙后传输线终端感应电流的计算公式。最后计算结果表明:开孔屏蔽层对外界电磁波有明显的屏蔽作用,且屏蔽层上的开孔位置和开孔数量会直接影响传输线的终端响应。     

电控撬用电磁屏蔽材料屏蔽特性实验

为减少天然气集气站场电控撬内强弱电系统电磁干扰,保证其控制系统安全可靠运行,采用实验方法,测试分析了用于电控撬的铁丝网、铝箔防辐射胶带及防辐射布料的屏蔽效能.实验结果表明:电磁屏蔽材料的屏蔽效能受干扰电磁波辐射距离的影响较小,而受电磁波频率的影响较大;铁丝网、铝箔防辐射胶带和防辐射布料的电磁屏蔽效能,随干扰电磁波频率增大总体呈现出先增大后减小趋势.在干扰电磁波频率0~500 MHz波段,铁丝网和防辐射布料的屏蔽性能优于铝箔防辐射胶带的性能;在500~1 000 MHz波段,铝箔防辐射胶带和防辐射布料屏蔽性能优于铁丝网的性能;在1 000~2 500 MHz波段,铁丝网和铝箔防辐射胶带的电磁屏蔽性能优于防辐射布料的性能.     

纳米TiO2/SnO2涂层的制备与光阴极保护性能

采用溶胶-凝胶法在304不锈钢表面制备了纳米TiO2/SnO2叠层涂层.通过测量稳定电位研究了涂层的光电化学性能和光阴极保护特性,用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱对涂层的表面形貌、晶体结构与组成进行了表征.结果表明:纳米TiO2表层与纳米SnO2内层分别浸渍提拉4次制得的叠层涂层具有最好的光电化学效应、储存电子性能与光阴极保护作用,紫外光照1h的延时阴极保护作用可达7h;纳米叠层涂层表面连续、均匀致密;TiO2为锐钛矿型,SnO2为金红石型;涂层表面与内层均由Ti、Sn、O和C元素组成.文中还探讨了纳米TiO2/SnO2叠层涂层的光阴极保护作用机理.     

纳米涂层材料的开发与生产

纳米涂层材料是近1～2年来国际上纳米材料科学的研究重点之一。主要的研究集中在功能涂层上,包括传统材料表面的涂层,纤维涂层和颗粒涂层。如：静电屏蔽涂层、高介电绝缘涂层、磁性涂层、红外屏蔽涂层、紫外反射涂层以及红外微波隐身涂层等。但大多数的研究尚停留在试验阶段,很少有真正进入工业化生产的产品。能够投入生产,使用价值高的民用纳米环保涂层材料除泰安开发区纳米环保用品厂已研制成功并投入生产外,其它在国内外市场上尚不多见。该厂主要开发生产应用于传统材料表面的纳米涂层材料。如纳米抗菌塑料漆,纳米抗菌除臭整理剂和纳米防锈漆,是传统抗菌、除臭、防锈材料的换代产品。     

AZ31镁合金表面纳米陶瓷涂层的组织与力学性能分析

为改善镁合金表面的耐磨性能,采用磁控溅射工艺在AZ31镁合金表面制备了纳米Al203陶瓷涂层。用XRD、SEM EDS等分析了涂层的结构和形貌,用正交试验讨论了温度、功率、时间对涂层表面硬度的影响规律。结果表明,影响纳米Al2O3膜硬度和耐磨性的因素是溅射功率和溅射时间,最佳的工艺为80 ℃,200 W,3 h。采用本工艺技术,材料表面主要为2~10 um厚、30 nm左右的粒状δ Al2O3致密层,表层硬度从基体767 MPa提高为1 360 MPa,提高了77.31%。     

TiO_2/PTFE改性氟碳防污闪涂层材料的研究

采用表面改性后的金红石型纳米Ti O2与PTFE作为复合填料,将其与氟碳树脂(FEVE)结合,制备具有防污闪性能的纳米复合氟碳杂化材料,用压缩空气喷涂法将其涂覆在玻璃绝缘子基底表面形成氟碳防污闪涂层。采用红外光谱对改性后的纳米Ti O2进行表征分析,用扫描电镜、X线光电子能谱、接触角测量仪等观察和测试氟碳杂化涂层材料表面的微观结构及疏水性。研究结果表明:在Ti O2/PTFE改性复合氟碳防污闪涂层材料近表面区域上,Ti O2和PTFE之间通过化学键合作用形成具有类似乳突状的微/纳二元粗糙结构,对水静态接触角高达120°以上。涂层材料具有优良的耐水、耐化学试剂性、耐盐雾、耐漏电起痕及电蚀损性能,体积电阻率为2.5×1010?·m,击穿场强为21.1 k V/mm,耐漏电起痕级数为2.5级,最大电蚀深度为1.20~2.74 mm。     

低反射高吸收电磁屏蔽材料的研究现状

低反射、高吸收的电磁屏蔽材料是指将电磁能的大部分吸收,而反射很少的一类屏蔽材料,其在某些特殊要求的场合具有重要的研究意义和应用价值.文章分别介绍了低反射、高吸收电磁波屏蔽材料的屏蔽原理、功能实现途径、研究内容以及在军事装备领域的应用四部分内容,综述了此类电磁屏蔽材料的研究现状并指出发展方向.     

Ti3C2Tx薄膜制备与电磁屏蔽性能研究

为了减少电磁屏蔽对设备的影响,采用真空抽滤方法制备了一种超薄Ti3C2Tx薄膜,在2～18 GHz研究了其电磁屏蔽性能.用扫描电子显微镜(SEM)表征了Ti3 C2 Tx薄膜断面的微观形貌,X射线衍射仪(XRD)测试了Ti3 C2 Tx薄膜成分.结果表明:制备的Ti3 C2 Tx薄膜,具有超薄性、高导电性和高电磁屏蔽性等特点,层层堆积的Ti3 C2 Tx纳米片提升了电子传输.通过测试可知:14μm厚的Ti3 C2 Tx薄膜表面电阻仅为509.9 mΩ,电磁屏蔽性能可以达到52.23 dB.分析得知,Ti3 C2 Tx薄膜电磁屏蔽屏蔽机制是反射主导的,可见Ti3 C2 Tx薄膜具有优异的电磁屏蔽性能.实验证明,Ti3 C2 Tx薄膜电磁屏蔽性能超过35 dB,在电磁屏蔽方面具有潜在应用.     

车辆电控设备不规则腔体的屏蔽效能分析

为有效抑制电磁损伤, 采用TLM（Transmission Line Matrix）算法研究了高空核电磁脉冲作用下线缆孔洞对电子设备屏蔽效能的影响。根据回波强度与反射面形状有关的现象, 提出采用不规则屏蔽腔体对抗电磁毁伤的方法, 通过增强回波减少进入屏蔽腔体内部的电磁波, 并在非屏蔽的车辆中进行验证。仿真结果表明, 不规则腔体的电场屏蔽效能高于圆柱形和矩形屏蔽腔体, 且谐振较小, 验证了该屏蔽腔设计的合理性和有效性, 从而为车辆内部电控系统的防护提供了理论参考。     

电磁屏蔽织物材料研究进展

通过介绍电磁辐射的危害性及其对现代战争的影响,阐述了发展电磁屏蔽材料的重要性。论述了不同情况下电磁屏蔽材料的屏蔽原理、常见电磁屏蔽织物材料的种类和特点,分析了目前制备电磁屏蔽织物材料的技术手段,综述了表面镀金属织物、表面涂覆织物、贴金属箔织物、导电纤维混纺织物的研究现状,对比分析了各种织物材料制备工艺的优缺点,简要介绍了国内外电磁屏蔽织物的生产现状,展望了电磁屏蔽织物材料的发展趋势。     

氧化石墨烯多层膜在棉织物上的层层组装及其电磁屏蔽性能

利用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯,采用浸蘸式层层组装技术在棉织物表面制备氧化石墨烯/聚二甲基二烯丙基氯化铵盐酸盐(GO/PDDA)多层膜,并测试其电磁屏蔽性能,探讨GO/PDDA多层膜沉积层数对电磁屏蔽性能的影响.结果表明,随着GO/PDDA多层膜沉积层数的增加,氧化石墨烯在棉织物表面的含量增多,棉织物电磁屏蔽性能提升.当GO/PDDA多层膜层数为15时,电磁屏蔽效能达到3.16dB,表明52%的电磁波被具有电磁屏蔽性能的棉织物屏蔽.     

镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须对镍粉/环氧树脂屏蔽涂料性能的影响

以镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须和镍粉作为屏蔽功能填料,以环氧树脂作为黏结剂,按照涂料制备的方法,制备了一种新型镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须/镍粉/环氧树脂电磁波屏蔽复合涂料,并研究了镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须对镍粉/环氧树脂屏蔽复合涂料导电性和屏蔽性能的影响。结果表明,镀Sn-Ni硅酸钙镁晶须的最佳含量为占屏蔽复合填料的5%。当涂层厚度为0.3mm时,涂层的电阻率为1.32Ω.cm,在300 kHz~1.5 GHz频段内,涂层的屏蔽效能为37.197~46.139 dB。与不含晶须的涂层相比,电阻率降低了1.08Ω.cm,屏蔽效能提高了5.385~9.854 dB。该研究为矿产资源的综合利用和电磁环境污染的综合治理提供了一种新的思路和方法。     

基于传输线理论的电磁波反射系数正交分析研究

分析电磁参数对电磁波反射系数R的影响是电磁波屏蔽吸波研究的热点之一。考虑到影响电磁波反射系数R的因素很多,同时研究多个因素而成为关键点。在前人学者基础上,基于传输线理论,利用正交试验设计进行安排试验,分析研究电磁参数的四个因素以及电磁波频率f、吸波层厚度d六个因素对反射系数的影响。模拟实验结果表面： 对电磁波的反射系数R的影响大小分别为吸波层厚度d、相对复磁导率虚部 、相对复磁导率实部 、相对复介电常数虚部 、电磁波频率f、相对复介电常数实部 ;在X波段区间内,吸波层厚度d对电磁波反射系数具有显著影响,而相对复介电常数实部和虚部、相对复磁导率实部和虚部、电磁波频率产生影响,但不够显著。