新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究

在聚丙烯腈(PAN)聚合液中分别加入Fe,nano-Fe和FeC2O4.2H2O,经热处理后制备了三种新型的电磁损耗型碳基复合吸波材料.通过X射线衍射仪(XRD)对复合材料分别进行物相分析,三种复合材料中,Fe元素主要以Fe3O4的形式存在.根据所测得的介电常数和磁导率比较分析了三种碳基复合材料和纯碳材料的吸波性能,结果表明加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料有效改善了纯碳材料的输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.结果表明,加入Fe和nano-Fe制备的碳基复合材料,涂层厚度分别为1.9和2.2mm时,在12.7～ 18GHz频段内,反射损失值都小于- 10dB,有效吸收带宽为5.3GHz.涂层厚度均增至2.5mm,最小反射损失值分别达到- 46和- 29.8dB,有效改善了纯碳基体输入波阻抗匹配程度,提高了微波吸收性能.     

聚邻乙氧基苯胺/ Fe3 O4 复合薄膜的制备及吸波性能

采用静电自组装技术,以化学氧化法合成的聚邻乙氧基苯胺和水热法制备的Fe3O4磁流体为原料,制备了聚邻乙氧基苯胺/Fe3O4复合薄膜,并采用SEM、FT-IR和矢量网络分析仪等手段表征了复合薄膜的形貌及电磁参数随频率的变化关系,对其微波吸收性能进行了初步研究.结果表明:制得的复合薄膜呈片状结构,吸波性能主要靠磁损耗,且在较低频率范围(8～10 GHz)内,薄膜厚度d为3.5mm时吸波效果较佳,反射率最低可达-11.5 dB;在较高频率范围(10～12.5 GHz)内,d为2.5 mm时吸波效果较佳,反射率最低为-10.4dB.     

共沉淀法制备花状NiCo2O4及其吸波性能的研究

通过共沉淀法制备花状NiCo₂O₄吸波材料，利用XRD、FTIR、BET、XPS和SEM等方式表征了样品成分及形貌特征，将不同煅烧温度（300、400、500、600、700 ℃）的产物利用矢量网络分析仪通过同轴测试法模拟了不同厚度下的吸波性能。结果表明：400 ℃煅烧样品在反射损耗值、吸收带宽以及样品厚度都表现出较好的性能，当厚度为1.5 mm时，在14.32 GHz处吸波材料达到最大的吸收损耗值为-43.71 dB，有效吸收带宽为4.48 GHz （12.08~16.56 GHz），可以预见镍钴基吸波材料具有很大的潜力。     

石墨烯增强Fe3O4/乙基纤维素复合微球吸波性能

多元复合材料有利于实现高效、轻质、宽频的吸波效果，在航空航天领域具有重要的研究与应用价值。通过乳化反应制备了以乙基纤维素(Ec)为骨架的还原氧化石墨烯(rGO)-Fe₃O₄/Ec复合微球，采用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和矢量网络分析仪(VNA)对复合微球的物相结构、微观形貌和电磁性能进行表征与分析。结果显示复合微球内部通过Ec与rGO、Fe₃O₄有序组合，Ec形成丰富的多孔结构，增强了微波多重反射和散射。当rGO含量为6.6wt%、厚度为1.8 mm时，在14.32 GHz处达到最小反射损耗(-30.35 dB)，有效吸收频宽为4.88 GHz(12.24～17.12 GHz)。     

球磨钢珠配比对片状羰基铁粉吸波性能影响的研究

片状羰基铁具有高的饱和磁化强度和一定的平面各向异性,可突破Snoek限制,在微波吸收领域具有很好的应用前景。本文以球状羰基铁粉为原料,机械球磨制备了片状羰基铁,并根据球磨钢珠配比的改变获得形貌和电磁性能各异的片状羰基铁:随着钢球平均直径的减小,羰基铁片状结构逐渐增多,片状尺寸增大,片层厚度变薄,吸波性能提高;当采用4 mm钢球进行球磨时,片状羰基铁具有最佳吸波性能,其复磁导率的实部和虚部在2 GHz时可达到2.8773和0.9493;涂层厚度为2 mm时,反射率损耗在9.1 GHz处达到最大值-35 dB,小于-10 dB频带宽为7.429 GHz。     

Zn2+取代W型钡钴铁氧体的制备及其电磁性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Zn2+取代W型钡钴铁氧体BaZnxCo2-xFe16O27(x=0.8,1.0,1.2)粉体。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪对样品进行表征。研究焙烧温度以及Zn2+取代量对W型钡钴铁氧体晶体结构的影响。分析不同Zn2+取代量下,W型钡钴铁氧体的微观形貌、磁性能以及微波电磁特性。结果表明:采用溶胶-凝胶法,在焙烧温度为1300℃时,可获得平均晶粒尺寸约为25.06～32.04nm,粒径分布均匀,颗粒尺寸约为3～9μm、部分形状规则且呈六角片状的W型钡钴铁氧体粉体;当x=1.2时,样品室温比饱和磁化强度Ms达最大值,为105.99 A.m2.kg-1;在4～11GHz频段内,样品的磁损耗随着Zn2+取代量的增加而增加,其值为0.2～0.8,而在11～18GHz频段内,磁损耗随着Zn2+掺杂量的增加而减小,其值为0～0.5。     

用活性碳毡制备电路模拟吸波材料的研究

研究了以粘胶基活性碳纤维为导电材料制备单层电路模拟吸波材料的微波吸收特性。结果表明：感性电路屏在毡条宽为5mm、α／b为2时吸波性能最好，在8GHz～18GHz内达到-10dB以下的反射衰减，最大衰减峰达一30dB以上；容性电路屏在毡块间距为5mm、α／b为1．4时吸波性能最好，在8GHz～18GHz内达到-10dB以下的反射衰减，最大衰减峰值-30dB以上。可用粘胶基活性碳毡制备质轻价廉的雷达吸波材料。     

羰基铁粉对橡胶吸波贴片力学与电磁性能的影响

采用羰基铁粉为吸收剂、三元乙丙橡胶（EPDM）为基体，研究了羰基铁粉用量对微波吸收贴片力学与电磁性能的影响；利用扫描电镜探讨了复合材料的微观结构。结果表明：随着羰基铁粉在橡胶基体中填充量的增加，其力学性能和电磁性能均有较大程度的提高；断面的扫描电镜照片表明，羰基铁粉与三元乙丙橡胶界面结合性能较好，在基体中分散较均匀。利用基于改进遗传算法的优化软件对以羰基铁粉为吸收剂的微波吸收贴片吸波性能进行优化预测，优化结果表明：应用配比为加（羰基铁）：ω（EPDM）=1050：100，制成厚度为0．8mm的单层吸波贴片，可以实现在8～18GHz范围内反射率〈-8dB；以配比为ω（羰基铁）：ω（EPDM）=1050：100的吸波贴片0．6mm作为内层材料，以配比为ω（羰基铁）：ω（EPDM）：150：100的吸波贴片1．5mm作为外层材料，制备成总厚度为2．1mm的双层吸波贴片，可以实现在8～18GHz范围内反射率〈-12dB。     

具有超疏水宽频吸波性能的磁功能化石墨烯气凝胶

三维“泡沫型”结构石墨烯气凝胶具有高比表面积及独特的多孔结构特性,使其成为了最具发展潜力的轻质宽频微波吸收材料。采用化学还原自组装法构筑含有金属乙酰丙酮络合物的石墨烯水凝胶,经冷冻干燥、原位热解过程成功制备Co磁性纳米粒子修饰的超疏水石墨烯气凝胶(Co@SMGA),通过粉末X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段测试表征复合材料的结构和物相组成,基于同轴法测试其电磁参数并利用Matlab模拟反射损耗。实验结果表明：煅烧温度对磁功能化石墨烯气凝胶复合材料的微波吸收性能有重要影响,煅烧温度450℃、超低填充量4 wt%的复合材料具有最优异的吸波性能,其最小反射损耗(RLmin)为-45.3 dB,匹配厚度为2.5 mm时,有效吸收带宽(EAB)达到6.5 GHz。     

GHz铁氧体电磁波吸收材料的研究

鉴于民用吸波材料市场的日益增加，用传统粉末冶金的方法制备了铁氧体吸收剂粉体，并测定了其内禀磁性能和电磁参数。采用吸收剂粉体与氯化聚乙烯复合的方法轧制出不同厚度的胶板，测定了10MHz～1．8GHz电磁波吸收性能及厚度的影响，复合胶板在400MHz～1．8GHz频段显示良好的吸收性能。降低吸收剂粉体的填充率有利于展宽频带，复合胶板在2GHz～10GHz频带的测试结果表明，反射系数小于-5dB的带宽达到3．6GHz，对应吸收率大于70％。样品的吸波性能已经具有一定的实用性。     

混杂组元低频吸波阵列层板复合材料的吸波性能

采用电磁仿真运算的方法设计了方形和十字形混杂组元低频吸波阵列,采用模压工艺制备了基于混杂组元低频吸波阵列的吸波层板复合材料。研究了各单组元阵列本征吸波特性随单元结构变化的规律和混杂组元低频阵列本征吸收带的叠加效应。吸波性能测试结果表明,不同形状阵列单元的混杂可以有效拓宽阵列的本征吸收带宽,方形和十字形混杂组元阵列为双峰吸收阵列,吸收峰频率分别为3.1与4.5 GHz。混杂组元低频阵列的引入可以有效改善层板低频吸波性能,5 mm厚吸波阵列层板的反射率在2~6 GHz范围内-4.7 d B,6~16 GHz范围内-7 d B,阵列吸波层板的宽频吸波性能显著优于传统的阻抗渐变型吸波层板,阵列吸波层板力学性能与树脂基复合材料层板相当。     

复合型雷达吸波材料结构优化设计的数值计算

基于多层复合型雷达吸波材料的设计要求构造了多目标优化的模型,将基本遗传算法(SGA)改进为自适应-混合遗传算法(MAHGA),通过数值计算为多层雷达吸波材料的结构优化提供了依据,依据计算结果制备了多层复合雷达吸波材料并进行了反射率和电磁参数测试实验,实验结果与计算结果吻合较好,复合材料具有良好的吸波性能,在8~18GHz低于-10dB的带宽可达7.8GHz,最大衰减量为-34.6dB,总厚度为3.5mm。     

钙钛矿型La_(1-x)Ba_xMnO_3(0≤x≤0.5)的红外发射率和微波吸收性能

通过溶胶凝胶法制备钙钛矿结构的La_(1-x)Ba_xMnO_3(0≤x≤0.5),利用X射线衍射、四探针电阻测量仪、红外发射率测试仪、矢量网络分析仪分别研究Ba~(2+)掺杂对镧锰氧化物晶体结构、电阻率、红外发射率和微波吸收性能的影响。研究结果表明:当Ba~(2+)掺杂浓度比较低时,掺杂的元素几乎不改变镧锰氧化物的晶体结构;当掺杂浓度增加时,晶格畸变开始增大;样品红外发射率随Ba~(2+)离子掺杂浓度的增大先降低后缓慢增加,与电阻率的变化保持一致;Ba~(2+)离子可以对样品在2~18 GHz微波吸收性能进行调控,当掺杂浓度x=0.3时,样品的吸收效果最佳;在频率为10.8 GHz时,最低反射率为-32 d B;掺杂合适元素的镧锰氧化物材料有可能应用在红外/雷达兼容隐身领域。     

微量碳化硅纤维/环氧树脂复合吸波材料研究

研究微量碳化硅纤维／环氧树脂复合吸波材料不同排布的吸波性能。结果表明：碳化硅纤维吸波性能与纤维的排布间距和纤维含量密切相关；正交排布试样的吸波效果总体上优于平行排布试样；间距为4mm、纤维含量为1600根／束时的正交排布方式获得大于8GHz、-10dB以下的反射衰减。     

烧结温度对Mn-Zn铁氧体吸波性能的影响

研究Mn-Zn铁氧体的烧结温度对其微波吸收性能的影响,选用了5种烧结温度制备铁氧体,并对其作了X-射线衍射相组成分析。实验表明采用1500℃高烧结的铁氧体较其他温度下烧结的吸波性好。     

Studies of Electromagnetic Properties of MWCNTs after Electroless Plating with Co-Fe Alloy

A method of electroless plating is utilized to deposit Co-Fe alloy on the surface of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), and electromagnetic parameters of MWCNTs with and without electroless plating are discussed. The MWCNTs covered by Co-Fe is a desirable light absorbent in wide wave band by utilizing electroless plating process in experiments. Field-emission scanning electron microscope (FESEM) and field-emission transmission electron microscope (FETEM) images as well as energy dispersive spectroscopy (EDS) results are presented to show the morphology, components and electromagnetic parameters of MWCNTs. Electromagnetic properties of MWCNTs are enhanced after electroless plating observed from contrast of results between MWCNTs with and without plating. In conclusion, the covering Co-Fe on the surface of MWCNTs in 2-18 GHz frequency range has better electromagnetic properties. When the material is in the 6.5 GHz electromagnetic waves, the reflection loss is up to ?10 dB, and the bandwidth more than ?4 dB is 5 GHz. The excellent electromagnetic properties make it probable for MWCNTs to be utilized as absorbent in electromagnetic shielding materials.     

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。