基于石墨烯的吸波材料应用研究

吸波材料是目前民用电磁防护和武器装备隐身的研究重点和热点。石墨烯作为一种新型的"超级材料",由于其独特的性能引起了吸波材料领域研究者的关注。石墨烯不仅拥有优异的理化性能,对于材料吸波机理产生的影响也是显著的。本文综述了国内外关于石墨烯吸波材料的最新研究,并展望了多元体系的石墨烯吸波材料的发展方向。     

石墨烯基磁性吸波复合材料的研究进展

石墨烯作为一种新型碳材料,具有诸多优异性能,在吸波材料研究领域显示出了潜在的应用价值。传统吸波材料由于存在吸收强度弱、吸收频带窄及密度大等缺点,很难达到"薄、宽、轻、强"的性能目标,为获得轻质高效的吸波材料,众多学者将石墨烯与磁性粒子相结合来制备兼具有介电损耗和磁损耗复合材料,既可增强吸波性能,又能降低材料密度,是当前吸波复合材料的研究热点之一。为了推动吸波材料的发展,本文对石墨烯基磁性吸波复合材料的最新研究进展进行了综述介绍。     

石墨烯/聚合物导电复合材料研究进展

石墨烯是新一代的纳米级碳材料,具有优异的机械、导电性能以及其他的功能性能,是制备聚合物导电复合材料的理想填充物.对石墨烯的常用制备方法进行比较并分析其优点与不足,介绍了石墨烯及其复合材料的导电及机械性能,并对石墨烯及其聚合物导电复合材料的应用研究进展进行了系统的综述.最后,对该领域所存在的问题进行了总结,并展望了其发展趋势.     

氧化铝基吸波材料研究进展

雷达波吸收材料在国防领域发挥着重要的作用。厚度薄、密度低、吸收频带宽、吸收强是当前吸波材料的研究重点。高马赫飞行的武器装备会因空气阻力而使机体局部温度很高,常温吸波材料不适用,亟待研究耐高温并高效吸收电磁波的吸波材料。以氧化铝为基体,复合不同类型吸收剂制备的高温吸波材料已被广泛关注与研究。本文系统总结近年来金属(合金)/氧化铝复合吸波材料、非金属/氧化铝复合吸波材料、其他含氧化铝复合吸波材料的研究现状,对不同结构(纳米线、微球及纳米颗粒等)吸收剂与多种形态(多孔膜、纤维或纳米颗粒)氧化铝基体制备的复合吸波材料的结构、性能和吸波机理进行了分析,并对金属(合金)/氧化铝复合吸波材料及非金属/氧化铝复合吸波材料的发展方向做出展望。在金属(合金)/氧化铝复合吸波材料方面应加强:(1)开发纳米级的球形超细金属吸收剂,利用纳米粒子的特殊效应来提高吸波性能;(2)进一步探索合理的制备工艺,达到吸收剂与基体良好匹配。在非金属/氧化铝复合吸波材料方面:(1)进一步加强氧化铝纤维布和氧化铝网状基体与纳米吸波剂复合的研究;(2)加强高分子特殊核壳结构、阻抗匹配层等方面的研究;(3)加强宽频吸波材料及吸波剂改性增强吸波材料的研究;(4)开展金属氧化物粉体与无机黏结剂组成的无机基体方面研究。     

镀金属碳纤维吸波涂层添加剂的初探

吸波涂层采用导电纤维作为添加剂,主要吸波机制是以导电纤维作为谐振电偶极子,与具有损耗性能的介质材料基体相配合,将入射电磁波的能量大量谐振消耗在基体里,从而达到衰减的目的。导电纤维可以采用金属丝、不锈钢丝,镀铝涤纶纤维、镀银尼龙纤维以及镀金属碳纤维等本文采用镀金属碳纤维(MCF)作为主要研究对象。     

飞行器表面电磁缺陷及雷达吸波材料应用

从飞行器表面电磁特性和电磁缺陷分析入手,就如何使用雷达吸波材料进行了探讨,提出了采用雷达吸波材料或特种良导电材料,针对电磁缺陷进行修复的雷达吸波材料应用思路。该方法可减少雷达吸波材料的使用量,从而减轻飞行器重量,提高其性能,降低成本,改善维修性。并进行了试验验证。     

石墨烯超材料吸波结构3D打印

石墨烯增强树脂基复合材料密度低,具有优良的电磁波吸收性能,是极具应用前景的雷达隐身吸波材料,传统的石墨烯吸波复合材料制备工艺复杂,难以灵活制备复杂结构。超材料作为一种人工电磁介质,以材料自身电磁特性为基础,通过单胞结构设计,可实现高性能超材料微波吸收结构(MetaMaterial Absorber,MMA)的设计,利用3D打印技术复杂结构零件快速成型的优势,可实现树脂基MMA功能结构一体化制造。综述了石墨烯增强树脂基复合材料、3D打印超材料吸波性能的研究进展,提出一种基于木堆结构的3D打印石墨烯增强聚乳酸复合材料梯度超材料吸波结构,该结构在4.5～40GHz频段内,具有35.5GHz的超宽频带微波吸收性能(反射损耗低于–10dB)。     

微波吸波材料的开场测试技术：表面感应电流的测量

本文主要介绍一种吸波材料的开场测试技术——表面感应电流的测量方法,即通过测量金属目标及其涂敷吸波材料后的表面电流分布以确定吸波材料的吸波性能。本文以圆柱目标为例介绍了有关的实验系统,并给出了k_a=15时金属圆柱及其涂敷吸波材料后表面感应电流的测量值和计算值,两值比较吻合。该测量方法特别适用于表面波吸波材料的研究。     

前沿碳系/铁氧体复合材料的吸波性能研究

采用雷达吸波材料(RAM)是提高飞机隐身性能的一种有效方法。介绍了RAM的吸波机理,简述了膨胀石墨酚醛树脂、石墨烯碳纳米管复合材料、陶瓷基多层纳米碳管复合材料、手性聚苯胺钡铁氧体复合材料、聚苯胺纳米镍铁氧体复合材料的制备方法,并分别比较分析了各个材料的吸波性能。纳米碳系吸波复合材料具有对X波段电磁波吸收作用强、质量轻、耐环境腐蚀的特点。聚苯胺陶瓷基复合材料具有热稳定性强、耐氧化和腐蚀的特点,其突出优势是在高温下,还能保持很高的吸波性能和机械性能。铁氧体复合材料具有电磁性能强、硬度高、化学稳定性高等特点,并且适用于X波段外电磁波的吸收,吸波范围广。     

陶瓷基多层复合频率选择表面材料的研究

以多孔氮化物陶瓷材料为频率选择表面(FSS)多层复合透波材料的介质支撑体,以耐高温的导电金属铂采用丝网印刷工艺制备FSS,通过多层FSS的复合制备了宽频透波材料,对其微观结构和透波性能进行了测试分析。结果表明:多层FSS层间结构重叠性好,周期一致;FSS材料组成稳定,形成具有良好导电性能的致密结构层;多层陶瓷/金属FSS在9.5~18 GHz具有95%以上的透过率。     

纳米微波吸收剂研究现状与进展

介绍了纳米材料作为微波吸收剂的基本原理及其优异的吸波性能。综述了纳米材料（纳米金属粉，纳米铁氧体及其复合物）作为吸波材料损耗介质的国内外最新研究进展及发展趋势。展望了高性能的纳米吸波材料今后的发展前景。     

结构吸波材料多层阻抗渐变设计及应用

对多层阻抗渐变的吸波结构设计思想进行了分析,介绍了多层阻抗渐变思想在吸波层板和泡沫两类结构吸波材料设计上的应用。理论计算与试验验证结果均表明,采用多层阻抗渐变设计能够使吸波层板和泡沫的吸波带宽向低频拓展,同时显著提高吸波泡沫的吸收强度。具有三个阻抗渐变吸收层的4 mm厚吸波层板在5~18 GHz频段反射率小于-10 d B;具有六个阻抗渐变吸收层的22 mm厚吸波泡沫在2~18 GHz频段反射率小于-10 d B,其中在6~18 GHz频段反射率小于-20 d B,8~12 GHz频段反射率小于-30 d B。多层阻抗渐变设计是提高结构吸波材料吸波性能的有效手段。     

铁氧体吸波复合材料研究进展

简单介绍了铁氧体吸波材料的吸波机理,并详细阐述了近年来单一铁氧体、碳基铁氧体、聚合物/铁氧体、生物基铁氧体复合材料的研究成果。指明未来铁氧体吸波材料将以"薄、轻、宽、强"为目标,朝着结构多样化、成分复合化、各组分机理协同化、吸波频段自适应可调化及环保化方向发展。     

石墨烯高分子复合材料的制备及在航空领域的应用

实现航空器轻量化可有效减少资源浪费,提升经济效益和使用性能。目前,使用复合材料替代传统金属材料是减轻航空器质量最主要的手段,国际市场中一些先进机型的复合材料用量可达50%以上。高分子材料来源广泛,加工性能好、耐蚀性好,质量远低于金属材料,将其作为复合材料基体应用到航空领域可有效减轻航空器质量。石墨烯是目前已知的强度最高的材料之一,具有极好的韧性、导电性,当其作为分散相加入到高分子材料基体后,可有效提升其力学及电学性能。所以,石墨烯高分子航空复合材料被视为传统金属材料的理想替代品,在航空器功能、结构材料领域都有巨大的研究价值。介绍了石墨烯高分子复合材料的原料制备方法、成型技术及其在航空领域应用的研究。     

镀钴碳纳米管/环氧树脂基复合材料的制备及其微波吸收特性研究

采用化学镀法制备了表面镀钴的多壁碳纳米管，并将其均匀分散在环氧树脂基体中固化成膜，形成镀钴碳纳米管／环氧树脂基复合材料。采用透射电镜、X射线衍射及振动样品磁强计等对镀钴碳纳米管的形貌、微结构与磁性能进行了表征，还采用数字化网络分析仪对该复合材料在0．5～40GHz频段内的微波吸收特性进行了研究。结果表明：在相同的碳管质量分数(1％)和吸波介质层厚度(2．0mm)等条件下，与纯碳纳米管相比，表面镀钴碳纳米管的吸收峰往高频方向移动，吸收强度略有增加，但吸收频带并没有宽化趋势。     

Excellent electromagnetic wave absorption of MOF/SiBCN nanomaterials at high temperature

Electromagnetic wave absorbing materials at high-temperature are urgently needed for stealth aircrafts or aero-engines worked in harsh environments. In this contribution, cobalt-containing siliconboron carbonitride (MOF/SiBCN) nanomaterials were prepared by pyrolyzing metal–organic framework, i.e. cobalt 2-methylimidazole (ZIF-67), and hyperbranched polyborosilazane. The rhombic dodecahedral ZIF-67 and cobalt element promoted in situ formation of dielectric loss phases, including SiC nanocrystals, CoSi nanocrystals and turbostratic carbons. The ZIF-67/SiBCN nanomaterials showed excellent microwave absorption both at room and elevated temperature. The minimum reflection coefficient (RC_min) was −51.6 dB and effective absorption bandwidth (EAB) is 3.93 GHz at room temperature. At an elevated temperature of 600 °C, the RC_min reached −30.29 dB and EAB covered almost the whole X-band (3.95 GHz, 8.45–12.4 GHz). The ZIF-67/SiBCN nanocomposites are promising and useful platform for microwave absorbing materials at high-temperature. It may shed light on the downstream applications in designing next generation areo-engines and stealth aircrafts.     

莫来石陶瓷的制备、微波介电特性及其对材料吸波性能的影响

采用热压烧结法,用SiO₂溶胶和Al₂O₃溶胶制备的莫来石溶胶制备了莫来石陶瓷,研究了莫来石陶瓷的微波介电特性与烧结致密度之间的关系。研究表明,当莫来石陶瓷的烧结致密度从91.4%升高到97%时,其复介电常数的实部ε从3.85增加到的5.87,虚部ε″从0.04增加到0.11。当添加MgO烧结助剂后,莫来石陶瓷复介电常数的实部和虚部明显升高。将莫来石陶瓷作为吸波材料阻抗变换层,能够大幅度提高材料的吸波性能。这主要是由于采用的莫来石阻抗变换层的波阻抗较高,为156Ω,减小了空气与吸收层界面上电磁波的反射,使更多的电磁波进入了吸收层而被损耗。     

雷达吸波结构材料及新型吸收剂的研究进展

综述了夹层型吸波材料及层板型吸波材料的吸波机理、设计原则、构成要素及应用效果。详细介

绍了铁磁性吸收剂、碳基吸收剂及新型吸收剂等吸波材料常用吸收剂的研究现状、应用前景及每种吸收剂的优

点和不足之处,探讨了未来吸收剂的发展前景、发展趋势。