橡胶基复合吸波贴片的电磁性能研究

制备了一系列炭黑/羰基铁/硅橡胶复合吸波材料,研究了炭黑含量对羰基铁/硅橡胶电磁性能的变化规律.用同轴线法测试了炭黑和羰基铁在2～18 GHz的电磁参数.对复合材料的导电性能、吸波性能及屏蔽性能进行了测试,对其各项性能的变化规律进行了总结.研究发现,在羰基铁与硅橡胶质量比固定在50:100(即50 phr)时,随着炭黑含量的增加,各项性能都呈现出增强的趋势,但当炭黑质量与硅橡胶的质量比达到70:100后(即70 phr),再增加炭黑的加入量,各项性能几乎没有改变.另还对导电、吸波以及屏蔽性能的关系进行了分析.     

羰基铁粉复合多孔吸波涂层的优化设计

目的 解决吸波剂羰基铁粉颗粒(CIP)构成的吸波涂层存在密度较大、涂层厚度过大的问题.方法 利用三维多孔结构降低复合吸波涂层的密度并改善阻抗失配,从而构筑轻质宽频羰基铁粉复合吸波涂层.利用有限元分析软件建立了羰基铁粉/石蜡复合多孔吸波涂层的仿真模型,通过仿真研究了三维多孔结构的孔隙率、孔径和孔隙分布方式对复合吸波涂层性能(最小反射损耗、有效吸收带宽、峰值吸收频率和密度)的影响规律,揭示了羰基铁粉多孔结构的吸波机理,并确定了具有最佳综合性能的羰基铁粉三维多孔复合吸波涂层的结构参数.结果 随着孔隙率的增加,涂层密度减小且峰值吸收频率向高频移动;而随着孔径的减小,涂层除峰值吸收频率向高频移动外,最小反射损耗和有效吸收带宽分别呈减低和增加的趋势,吸波性能得到有效改善.孔隙分布方面,在随机、有序、梯度递减和梯度递增4种分布方式中,梯度递减分布表现出最佳的吸波性能.相较于无孔结构,羰基铁粉质量分数为75％、孔隙率为16％、孔径为0.325 mm、孔隙呈梯度递减分布的三维多孔涂层,其有效吸收带宽(RL<–10 dB)拓展了49.3％(从4.10 GHz增加到6.12 GHz),密度降低了4％(从2.71 g/cm3降低到2.6 g/cm3),而最小反射损耗仅仅损失0.7％.结论 多孔结构的引入可以实现羰基铁粉涂层轻质、宽频吸波的目的.     

不同形貌羰基铁的复合对电磁特性及吸波性能的影响

目的增强羰基铁的低频吸波性能,掌握吸收峰频率的调控方法。方法将球形羰基铁与片状羰基铁混合,制作复合材料。通过扫描电子显微镜对两种羰基铁的微观形貌进行分析。通过矢量网络分析仪测量5种质量配比下(3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3)羰基铁复合材料的复介电常数和复磁导率,分析不同形貌羰基铁的复合对电磁特性的影响。同时分析不同配比羰基铁复合材料的吸波性能。结果随着球形羰基铁加入比例的提高,复合材料的复介电常数实部和虚部均逐步下降。羰基铁复合材料的复磁导率实部整体变化不大,虚部呈下降趋势。当片状羰基铁和球形羰基铁质量比为1∶2时,在3.08 GHz处最大吸波性能为20.2 dB,有效吸波带宽(反射率损耗不大于8 dB)为2.43 GHz。结论球形羰基铁的加入可以有效调控复合材料的吸收峰在低频范围内定向移动,增强1~4 GHz范围内的低频吸波强度,扩宽有效吸波带宽。球形羰基铁的加入,降低了片状羰基铁的介电常数,复合材料的电磁阻抗匹配条件得到优化,电磁损耗耦合效应增强,从而提升了该复合材料的吸波性能。     

热喷涂中温雷达吸波涂层制备及性能

重点探索了热喷涂工艺用于制备雷达吸波涂层的可行性,用玻璃材料取代传统有机材料作为粘结剂,使用高温材料SiC作为吸收剂,同时对SiC进行包覆处理,进一步优化其电磁性能.用烧结破碎法制备了喷涂粉末,使用火焰喷涂工艺制备涂层,在室温约400℃的条件下对涂层反射率进行了测试,在12 ～17 CHz的范围内,涂层反射率低于-5 ...     

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.     

碳纤维／羰基铁粉吸波涂层

北京工业大学材料学院采用化学镀的方法在碳纤维表面镀覆了一层金属镍，将镀镍后的碳纤维与羰基铁粉混合制备吸波涂层。并对吸波涂层吸波性能进行测试。实验所用碳纤维是低温处理的聚丙烯腈基短切碳纤维，含碳量大于96％，平均直径为7μm，截面形状为近似圆形。长度为3mm，密度为1．74g／cm^3。短切碳纤维的所用羰基铁粉粉体Fe的含量≥97％，其平均粒度为4．5μm，粒径范围为1．5～7．0μm，分布不均匀，有效磁导率(μ)≥2．85。     

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。     

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。     

用于ETC系统的羰基铁粉二氧化钛复合吸波材料

将羰基铁粉和二氧化钛与橡胶混合,采用压延法制备了应用在工作频率为5.8GHz的电子不停车收费系统(ETC)中的吸波材料,运用矢量网络分析仪测试了材料的复磁导率与复介电常数在2.0~18.0GHz范围的频谱特性,并在微波暗室内测试了材料的反射率。结果表明,Fe与TiO2在7∶3质量比混合下性能最佳,实验探讨了样品厚度对材料吸波特性的影响,确定厚度在1.7mm时,材料吸收峰值位于ETC所工作的5.8GHz频率,实验测试了材料在电磁波从不同角度入射条件下的反射率,垂直入射情况下效果最佳,可达-30dB。     

基于超材料设计的羰基铁低频复合吸波涂层研究

为获得低频宽带吸波材料,本文采用共沉淀和原位聚合技术制备了羰基铁/CoFe₂O₄/PANI三元复合材料,并以此为介质层,借鉴超材料思想,设计了一种基于超材料结构的羰基铁复合吸波涂层,改善了低频吸波性能。分析了超材料的结构设计对羰基铁/CoFe₂O₄/PANI涂层吸波性能的影响,并对赋予超材料结构后的复合涂层的吸波机理进行了研究和讨论。通过仿真优化发现,在电阻膜方阻值为10mΩ/□和镂空十字电阻膜图案尺寸达到最佳时,在相同厚度下赋予超材料结构后的复合涂层具有比单一羰基铁涂层更宽的吸收频带以及更低的吸收频率,在3.8-6.9GHz频段内反射率均小于-10dB。研究表明,将超材料结构融入到羰基铁涂层性能改进中,能够有效提升其低频吸波性能。     

雷达吸波涂层材料的研究进展

讨论了电磁波的吸波机理,及其性能测量和计算方法,叙述了电阻型损耗、介电损耗、磁损耗型三种损耗机制的涂层材料及其电磁波吸收损耗机理,对不同种类的吸波材料在雷达波隐身方面的应用进行了全面的综述,介绍了这一研究方向的最新进展,并分析了每种材料的主要特点。重点讨论了铁氧体、碳纳米管、导电高聚物等吸波材料的微观结构、化学性质、电磁特性对吸波性能的影响。对于磁损耗材料来说,良好的磁性能是其不可忽视的优点,但其密度高,稳定性较差,影响了其性能发挥。针对其存在的缺点,通过掺杂改性、共混等方式可提升涂层材料的吸波性能。在碳系材料中,多壁碳纳米管的吸波性能较好,将磁损耗吸波材料与碳纳米管进行复合、包覆是目前吸波性能提高的主要手段。导电聚合物等新型吸波材料具有质量轻、导电性好的特点,单独使用时,阻抗匹配性差,通过对其掺杂改性或与磁损耗型材料复合,可增强其阻抗匹配性,提升吸波性能。最后,指出了雷达吸波材料未来的研究发展方向。     

磁性粉体包覆式核壳型复合吸波材料研究进展

近年来,随着军事隐身技术及电磁污染防治的需要,吸波材料的研究引起了越来越多的关注。传统的吸波材料,如铁氧体、金属微粉、碳材料及导电聚合物等,难以满足“薄、宽、轻、强”的综合要求,磁性粉体包覆式核壳型复合吸波材料可同时具备核层和壳层材料的性能,能表现出优异于单组分材料的良好吸波能力,近年来成为研究的热点。首先阐述了核壳结构磁性复合吸收剂的结构形式,重点综述了近年来有关磁性粉体包覆式核壳型复合吸波材料的研究成果,并进行了归纳、评述,将磁性粉体包覆式核壳型复合吸波材料分为两大类—磁-磁复合核壳型吸收剂及电-磁复合核壳型吸收剂。在此基础上,结合课题组近年来研究成果,论述了羰基铁包覆式核壳型吸收剂。最后指出了磁性粉体包覆式核壳型复合吸波材料未来研究亟待解决的问题和发展方向。     

新型碳系吸波涂层材料研究进展

作为解决电磁污染问题与实现装备战场隐身的有效手段,吸波涂层材料具有广泛的应用前景。碳系材料因其广泛的来源、简单的制备工艺、低密度、高导电率等优点,在吸波涂层材料领域受到国内外研究人员的高度重视。对吸波涂层材料的损耗机制进行了叙述,介绍了电阻型损耗、电介质型损耗以及磁损耗三种损耗机制中电磁波的损耗和吸收原理。综述了碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳系材料的特性及其在吸波涂层材料领域的研究现状。对碳纤维进行活化处理或使用多孔碳纤维、螺旋碳纤维等代替普通碳纤维能够有效提高其吸波性能。碳纳米管具有多种结构,其中阵列状多壁碳纳米管吸波性能最佳,采用一些具备磁损耗的材料与碳纳米管进行共混、包覆或填充处理是目前的主要研究方向。石墨烯几乎没有磁损耗,单独使用时,阻抗匹配较差,影响其吸波性能的发挥,通常将石墨烯与磁损耗型材料复合,改善材料的阻抗匹配,提高吸波效果。最后,根据碳系吸波涂层材料的研究现状,对其未来的发展方向进行了展望。     

雷达隐身常用电磁波吸收材料研究进展

分析了电磁波与吸波材料的相互作用机理,较详细地介绍了铁氧体类、羰基金属粉类、多晶金属纤维类、导电高聚物类和纳米类吸波材料的研究和应用现状,指出了不同种类电磁波吸收材料综合优化应用技术对实现多波段兼容隐身的重要意义。     

含Mn复合空心微珠的自反应淬熄法制备与吸波性能研究

采用火焰喷射自反应淬熄技术制备了含Mn铁氧体与氧化铁复合空心微珠,分析了空心微珠的形态、组成和结构,研究了空心微珠的合成机理。获得的空心微珠产物,球化率和空心率较高,但壁厚不均匀,粒径在几十微米范围,排水法测试平均密度为1.58 g/cm3。吸波测试显示,空心微珠与石蜡混合涂层的吸波反射率最小值为–31.4 d B,最佳匹配厚度为4 mm,对应的吸收频率为5.2 GHz,并且随着厚度1~5 mm变化,吸波频段呈现出可调性。