结构吸波材料中纤维的电性能和吸波性能

评述了结构吸波材料中纤维的电性能和吸波性能,玻璃纤维,Ｋｅｖｌａｔ纤维不吸收雷达波,是理想的透波用纤维。经高温右墨化处理的碳纤维是雷达波的反射材料。末经高温石墨化与纤维方向垂直或斜交时,碳纤维上有吸波性能,ＳｉＣ纤维吸波性能与纤维的热处理条件、化学成分有关。在与玻璃陶瓷基体复合过程中发生化学反应,ＳｉＣ纤维表面生成的富碳界面有助于提高复合材料的吸收波性能。     

碳基材料吸波性能研究进展

随着雷达探测技术的迅猛发展和电磁波辐射污染的日益加剧,新型吸波材料的研究和开发成为各国研究的热点。单一吸收剂存在吸波频带窄和吸收强度低等缺点,无法满足新型吸波材料频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强的要求。碳材料具有密度低和吸波性能好等优点,通过与其他吸收剂的双组分、多组分复合,或对复合材料的微观结构进行设计,碳系复合材料表现出优异的吸波性能。简要介绍了吸波材料的工作机理,然后分别从炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯和其他碳系材料等5个方面综述了碳系材料在电磁波吸收中的应用和发展,归纳了碳系材料吸波性能的最新研究进展,最后提出了当前研究中存在的不足并明确了研究方向。     

石墨烯复合吸波材料的研究进展及未来发展方向

吸波材料是解决电磁波辐射污染的有效手段和影响雷达隐身的关键因素,该材料的研究对军用和民用都具有非常重要的意义,因此它一直是各国尖端科技的重要研究方向之一。自石墨烯被首次发现,学术界便掀起了对二维材料的研究热潮,相关学者开展了各类型石墨烯复合材料的研究,且在吸波领域的理论研究和新型吸波材料的开发取得了突出成果,短短几年时间内,石墨烯已经成为了新型复合吸波材料的研究热点。相比铁氧体、炭黑等传统吸波材料,石墨烯应用于吸波材料具有以下优势:(1)独特的二维材料性质、巨大的性能可调控工作表面;(2)良好的导电性以及特殊的边界效应。然而,单纯以石墨烯作为吸波剂的吸波材料,其性能测试结果与预期值存在显著差距,无法实现开发一种新型轻质、高效吸波材料的预期目标。因此,近三年来石墨烯复合吸波材料的研究重点主要集中在石墨烯二维结构的吸波机理和石墨烯/磁损耗型复合吸波材料的制备,研究者主要从选择合适的磁性纳米成分和优化制备工艺方面不断探索,并取得了丰硕的成果,深度挖掘出石墨烯对电磁波的潜在吸波性能。目前,通过优化石墨烯复合吸波材料组分已基本可以实现2～18 GHz频段范围内反射率小于-10 dB。对于石墨烯电磁波吸收机理的研究,主要依托其二维结构,应用密度泛函理论和原子-键电负性均衡理论模型来探索本征石墨烯和掺杂石墨烯的构型;在较高性能的石墨烯复合吸波材料制备过程中已取得成功应用的磁性纳米成分包括四氧化三铁、铁酸镍、硫化镉等。其中,以四氧化三铁、氧化铁为代表的铁氧体应用得最早;随着共沉淀法、溶剂热法等制备方法的不断成熟,各类新型磁性纳米颗粒可以与石墨烯复合,使之兼具磁损耗和电损耗能。近两年,相关学者将超材料的思想引入石墨烯复合吸波材料的研发中,以结构设计为手段,实现了新型透明石墨烯复合吸波材料的制备。此外,由于石墨烯自身的功能特性,石墨烯复合吸波材料大多也具有高效的热传导性能和良好的结构强度,可以实现材料的结构功能一体化。本文归纳总结了石墨烯复合吸波材料的研究历程和最新研究进展,介绍了石墨烯复合吸波材料的二维结构吸波机理、磁性掺杂成分的选择、大尺寸材料的制备工艺,分析了石墨烯复合吸波材料亟需解决的问题并展望其未来发展前景,以期为制备"宽薄轻强"的新型石墨烯复合吸波材料提供参考。     

电磁屏蔽机理及涂敷/结构型吸波复合材料研究进展

电子产品和通讯技术快速发展造成的电磁污染日益严重,既危害人体健康和仪器仪表精度,又会造成信息泄露、失去安全保障等.因此,电磁屏蔽技术为直接有效的防控措施之一,通过衰减甚至完全消除电磁波来阻止电磁波的传递.电磁屏蔽机理包括电磁波反射和电磁波吸收两个方面,科学地设计制备出高性能的吸波复合材料已成为研究的热点问题之一.研究结果表明,电磁波衰减不仅需要吸波材料自身较好的电磁损耗性能,更需电磁波能够基于自由空间与基体材料间具有阻抗匹配特性,有效进入吸波材料内部,使电磁波能被吸波剂高效吸收.通常,按照制备工艺划分,吸波复合材料可分为涂敷型和结构型吸波复合材料两大类.前者是将吸波剂与涂料、粘合剂等充分混合后涂敷于元件表面作为吸波涂层,而后者则是以吸波剂作为功能载体,具有优良物理化学特性的材料作为基体,并与功能载体产生协同或增强作用的新型吸波复合材料.本文通过对电磁屏蔽理论及吸波材料的本征特性进行系统的总结归纳,并基于相关理论基础对涂敷/结构型吸波复合材料进行简要综述,对比不同类型吸波材料的吸波性能,探讨涂敷/结构型吸波复合材料未来发展的制约因素及今后发展前景,为开发新型吸波复合材料提供理论支撑和研究思路.     

雷达隐身技术的研究现状及其展望

叙述了雷达隐身技术的工作原理、类型及研究现状,综述了雷达吸波涂层中使用的吸收剂、胶粘剂和助剂,并介绍了以聚氨酯为胶粘剂的涂层基体,对聚氨酯复合材料进行了展望.回顾了雷达吸波材料的研究和发展,介绍了雷达吸波材料若干新的发现、性能及应用,同时展望了雷达吸波材料的发展趋势和研究发展的重点.     

结构吸波纤维及其复合材料的研究进展

结构吸波纤维及其复合材料具有吸波性能好、质量轻、可承载等优点,已成为结构吸波材料的重要发展方向,对隐身武器的设计和制造具有重要意义.综述了结构吸波纤维及其复合材料的最新研究成果,探讨了碳纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维增强吸波材料以及几种其它类型的结构型吸波材料,展望了结构吸波纤维及其复合材料的发展趋势.     

热喷涂制备吸波涂层的研究进展

主要介绍了当前国内外热喷涂制备雷达吸波涂层的研究进展。重点讨论了碳化硅型吸波涂层、碳系吸波涂层和铁氧体吸波涂层的制备状况,分析比较了各材料体系的优缺点和适应性,为后续开展研究工作提供依据。同时指出了热喷涂制备吸波涂层所面临的问题,并提出扩大喷涂材料体系,在涂层厚度、结合强度和吸波效率中寻找一个平衡点,制备出优质、高效的吸波涂层是今后的发展方向。     

高温雷达吸波材料研究现状与展望

“薄、宽、轻、强”已经不能完全满足新型武器装备对雷达吸波材料提出的耐高温、抗氧化、高强度及高韧性等新要求。高温雷达吸波材料受到广泛关注, 本文首先综述了C、ZnO、SiC三类高温吸收剂研究现状, 主要介绍了它们吸波性能改进途径及电磁参数的温度响应机理; 然后对比了涂覆型与结构型高温吸波材料的特点; 在此基础上, 阐述了连续纤维增强陶瓷基复合材料作为高温结构吸波材料的优势、研究现状及存在的问题; 最后, 提出了高温吸波材料未来潜在的发展方向。     

“超材料”结构吸波复合材料技术研究

研究了"超材料"结构吸波复合材料的制备技术及其力学性能与电性能。通过突破不同尺寸金属周期结构单元制备、金属周期结构单元转移、含金属周期结构单元吸波复合材料工艺参数优化等关键技术,制备出电性能和力学性能批次间稳定性良好的含多层金属周期结构单元的"超材料"结构吸波复合材料,"超材料"结构吸波复合材料在2~18GHz频率范围具有宽频高吸收的特性。     

导热吸波材料的研究进展及未来发展方向

随着电子设备功率密度的提高,电子器件的电磁兼容和散热问题日趋严重,兼具双功能特性的导热吸波材料成为解决该问题的新趋势.目前,该类材料主要的研发思路是在高分子基体中同时加入导热填料和吸波剂以实现材料的导热吸波双功能.然而,橡胶等高分子材料中功能填料添加量存在最大限度,导热填料与吸波剂添加量存在此消彼长的问题,难以实现两种性能的协同提升.目前,尚无有效手段解决这一难题,只能通过协调两种功能填料的添加比例,确定材料导热和吸波性能的最优平衡点.鉴于影响材料导热性能和吸波性能的因素很多,且各因素之间相互影响,本领域学者通过研究填料组分之间的关系,综合分析了粒径、结构参数和成型工艺参数等因素对材料性能的影响,最终得到了对实际应用具有较高指导价值的组分调节机理和方法.经过十多年的发展,导热吸波材料的制备技术取得了长足进步,但仍存在一些技术瓶颈没有突破,制约着整个行业的发展.例如,缺乏材料微观结构和功能单元模型、通用设计理论不能指导实际工业生产、尚无兼具导热与吸波功能的单组分填料等问题都严重制约了导热吸波材料基础设计理论的发展.在导热吸波材料的工业化生产过程中,材料导热性能测试标准种类多,测试结果不具有对比性;而吸波性能目前存在两种评价方法,其在评价指标、测试原理、测试方法和测试标准等方面存在较大差异,检测结果无法横向比较.综上,目前导热吸波材料的性能评价缺少统一规范的标准,严重制约了产品的推广应用.同时,导热吸波材料的主要功能指标还需要进一步提升,以满足实际使用的需求.本文综述了导热吸波材料的研究历程和最新研究进展,分析了导热吸波材料研究中需要解决的问题,并展望了其未来的研究热点和技术发展方向,旨在为制备高性能导热吸波材料提供参考,提升行业技术水平,改善产品性能.     

微波高温加热技术进展

微波高温加热技术被认为是本世纪最有可能取代传统外部加热技术而应用于材料制备的先进技术之一.总结了近年来微波高温加热技术在理论与模拟、结构材料和功能材料方面的研究进展,并对微波高温技术在产业化方面的应用现状和发展前景进行了论述.     

环氧树脂及其复合材料微波固化研究

介绍了微波热效应原理,综述了近年来环氧树脂及其复合材料的微波固化研究进展,重点讨论了环氧、环氧微波固化工艺及其与加热固化的比较,热塑性树脂改性环氧,颗粒、纤维增强环氧复合材料的微波固化研究.     

Microwave absorption in YBa2Cu3O x granular thin films at the dc magnetic fields

Localization of microwave absorption in YBa₂Cu₃O _x superconducting thin films in the presence of very low dc magnetic field was studied. The granular YBa₂Cu₃O _x thin films of submicrometer thickness had random orientation of grains, were inserted into a microwave cavity for maximum rf magnetic field. The microwave absorption in low dc magnetic field at temperatures just below the critical temperature shows properties which may be ascribed to superconducting grains. At lower temperatures the hysteretic effects and flux-trapping occur in the intergrain regions of the film.     

微波均相沉淀法合成纳米粉体的研究进展

介绍了微波加热原理及优势,并从动力学及热力学的角度初步探索了微波均相沉淀法制备纳米粉体的反应机理及应用,认为要深入揭示微波在纳米粉体制备过程中的作用机理,还需大量的理论基础研究。对于粉体制备过程中的团聚问题进行了简单讨论,并对该领域的发展前景及存在问题作了一些展望。     

新型微波介质陶瓷材料与元件的研制

报告本课题组承担的863计划项目“新型微波介质陶瓷材料与元件的研制”，在实验工作中不仅采用传统的固相反应法而且利用共沉淀和水热合成等溶液反应技术，还采用凝胶浇注成型复杂形状的微波陶瓷元件，并利用流延成型技术制备大尺寸微波集成陶瓷基板等；研制成功具有高电容率和品质因子并接近于零的谐振频率温度系数的系列化微波介质陶瓷；开发成功多种微波介质元器件，包括：介质谐振器、介质滤波器、GPS片式天线、微波电容器、通信电缆滤波接头和微波集成基板等。     

Preparation of Si3N4-SiC composites by microwave route

Si₃N₄-SiC composites have been microwave sintered using β-Si₃N₄ and β-SiC as starting materials. Si₃N₄ rich compositions (95 and 90 vol.% Si₃N₄) have been sintered above 96% of theoretical density without using any sintering additives in 40 min. A monotonic decrease in relative density is observed with increase in SiC proportion in the composite. Decrease in relative density has manifested in the reduction of fracture toughness and microhardness values of the composite with increase in SiC content although the good sintering of matrix Si₃N₄ limits the decrease of fracture toughness. Highest value of fracture toughness of 6.1 MPa m^1/2 is observed in 10 vol.% SiC composite. Crack propagation appears to be transgranular in the Si₃N₄ matrix and the toughening of the composites is through crack deflection around hard SiC particles in addition to its debonding from the matrix.     

碳纳米管微波损耗机理的探讨

研究表明,铁磁性纳米粒子能增强和改善碳纳米管的微波吸收性能,碳纳米管和聚合物的复合物可能成为性能优异的微波屏蔽与吸收材料.探讨了碳纳米管材料的微波损耗机理.     

微波食品包装在改善其加热缺陷方面的研究进展

分析了食品微波加热中所存在的缺陷,系统地总结了从包装方面改善其缺陷的3种方法,即感受器、场强屏蔽装置及引导装置。分别阐述了这3种方法的研究机理及实现方法,综述了国外在这3个方面的研究进展,对金属优化微波包装的发展进行了总结及展望。     

导电席夫碱类吸波材料的研究进展

导电席夫碱及其盐类是一种半导体材料,它具有热稳定性高、化学稳定性好、比重小等优点而成为新型雷达吸波材料的研究热点之一。本文讨论了导电席夫碱类吸波材料的导电与吸波机理,主要介绍国内外导电席夫碱类吸波材料的电磁性能与吸波性能的研究状况,并对如何改善该类吸波材料的导电性能与吸波性能提出建议。     

吸波材料的基础研究及微波损耗机理的探讨

从物理学和材料学的观点,较为系统地总结了制备吸波材料的基础研究,并探讨了传统肖波材料及新型纳米吸波材料的微波损耗机理,最后,对吸波材料研究的发展向提出了一些见解。