蜂窝夹层复合材料的吸波性能

采用Nomex蜂窝芯、混合物吸收剂和酚醛树脂制备了蜂窝夹层复合材料,研究了蜂窝芯高度、蒙皮厚度和蜂窝芯增重对其吸波性能的影响.结果表明:随着蜂窝芯高度的增加,其夹层复合材料的-10 dB有效带宽向低频扩展,18 mm高度蜂窝夹层复合材料在2～18 GHz频段反射率均小于-10 dB;随着蒙皮厚度的增加,蜂窝夹层复合材料的低频反射率降低,但高频反射率升高;随着蜂窝芯黏附吸收剂质量的增加,其吸收峰频率向低频移动.     

不同碳黑填料含量2D—SiCf／SiC复合材料介电及雷达吸波性能研究

对先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的含碳黑填料2D-SiCf/SiC复合材料介电以及雷达吸波性能进行研究.研究表明,由于KD-Ⅰ型SiC纤维表面具有连续碳涂层,不能直接用于吸波材料,需通过空气热处理手段将其除去.对纤维表面去碳后制成的不同碳黑填料含量2D-SiCf/SiC复合材料微波介电常数进行测试,结果表明,随碳黑含量增加,复合材料介电常数明显增大,但由于碳黑的高比表面和先驱体溶液粘度的限制,复合材料中碳黑体积分数最大仅能达到7%～8%,介电常数难以继续增大,介电损耗低于0.3,并且介电常数频散效应不理想.对不同碳黑填料含量复合材料反射率进行计算,结果表明,单层复合材料在某一频段内具有较好的吸波性能,但由于复合材料介电常数频散效应较差,宽频吸波性能不理想,采用不同吸收剂含量复合材料层铺工艺可能可以解决吸波性能带宽问题.     

结构隐身复合材料技术

对结构吸收雷达波材料进行了探讨,着重对复合材料面板、异型蜂窝芯材及其夹层结构对雷达波所起的作用和其独特的吸波功能进行了研究。     

三种纳米碳材料吸波涂层设计及性能

对纳米炭黑(UC)、特导纳米炭黑(L6)、碳纳米管(CNT)三种材料在8～18 GHz波段吸波涂层进行了优化设计及吸波性能分析.结果表明,三种材料的复介电常数随着纳米碳材料质量分数的增加,其实部和虚部均以不同的速度增大.利用理论计算的Cole-Cole图,结合实验测得的复介电常数,求解出这三种材料理想的介电常数,材料的质量分数和吸波涂层的匹配厚度.结果表明,CNT的吸波效果最好,当CNT质量分数为20％涂层、厚度为1.6mm时,反射衰减率在11.2～ 15 GHz均优于-10 dB吸收峰最大值,达到29.6 dB.     

结构型吸波材料研究

本文主要介绍了隐身结构吸波材料的研究情况。通过理论设计及CAD辅助计算得到了一种“陷阱”式的宽频带层板型结构吸波材料和一种宽频带蜂窝夹层型结构吸波材料。     

含超材料吸波体的夹芯复合材料设计、制备及性能

为了获得一种兼具吸波性能和一定力学承载性能的复合材料,将超材料吸波体与夹芯复合材料相结合。通过仿真设计出满足双频带、宽频带电磁波吸收的超材料吸波体,对其吸波性能进行表征。而后将双频带、宽频带超材料吸波体分别嵌入以玻璃纤维/环氧树脂复合材料为上面板、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫为芯层、碳纤维/环氧树脂复合材料为下面板的夹芯复合结构中,形成夹芯复合材料。对最终的夹芯复合材料进行吸波性能测试,结果表明：双频带夹芯复合材料在8.65 GHz和10.30 GHz下的电磁吸波率分别达到94.13%和99.99%,宽频带夹芯复合材料在8.25～11.61 GHz的频段范围内的电磁吸波率为90.02%～99.91%。弯曲性能测试结果显示,双频带夹芯复合材料的弯曲强度和模量分别为68.81 MPa和7.72 GPa;宽频带夹芯复合材料的弯曲强度和模量分别为145.76 MPa和9.13 GPa。断面形貌电镜照片显示,夹芯复合材料受到弯曲破坏后有局部小范围层间开裂现象,整体层间结合良好。     

复合材料夹层吸波结构

讨论了复合材料夹层吸波结构的吸波原理、吸波性能、力学性能及其影响因素     

蜂窝夹层结构吸波性能的试验研究

针对不同形式蜂窝夹层结构材料的雷达波吸收特性进行了初步试验探讨，着重于异型蜂窝芯材对雷达波的作用和其独特的吸波功能进行了试验研究。     

MNZ材料在蜂窝吸波结构中的应用

针对传统蜂窝吸波材料在低频段吸波效果差的特点,设计了一种蜂窝内壁加载回字形导线的复合吸波结构。这种回形线组合成的二维阵列本身是一种磁导率近零的频率选择表面。采用的蜂窝吸波结构高度为30 mm,吸波涂层厚度0.024 2 mm。仿真结果表明,加载回形线的复合吸波结构相较原蜂窝,在0.4~2 GHz内出现吸收峰,<-10 dB带宽增加10%~50%,并且在入射角0°~60°内具有良好的吸波稳定性。可通过调节回形线的几何参数与材料方阻,实现吸低频收峰位置与带宽的调控。     

双层梯度蜂窝吸波结构优化设计

设计了一种带蒙皮和金属底板的双层梯度蜂窝吸波结构，并利用Hashin-Shtrikman（HS）模型获得其等效电磁参数。在此基础上，以反射率低于-10dB带宽最大为优化目标，利用保收敛粒子群优化算法（Guarantee Convergence Particle Swarm Optimization，GCPSO）对四种不同排序方案的双层梯度蜂窝吸波结构进行优化设计。结果表明，入射电磁波的角度和极化方式以及吸波材料的选择、排序和厚度对双层梯度蜂窝结构的吸波性能有很大的影响；不同入射角度下TM极化时的吸波特性明显优于TE极化，在入射角为60^°时最为明显；对比四种方案优化结果显示，case 1方案由于选用损耗角较小的吸波材料充当透波层，分布于蒙皮下面，而选用损耗角较大的吸波材料作吸收层，并置于吸波结构底层，因而具有最大的优化目标函数，吸波效果最佳，且蜂窝高度仅为具有相同吸波效果的case 3方案的49.44%。因此，选择case 1方案作为本文最终优化结果。     

PVA浓度对电纺制备ZnO纳米纤维吸波性能的影响

采用静电纺丝法制备ZnO纳米纤维,研究聚乙烯醇(PVA)浓度对ZnO纳米纤维微观形貌、介电性能和吸波性能的影响规律。结果表明:随着PVA浓度从6%增至10%,ZnO纳米纤维直径变细,但珠结增加,粗细不均。当PVA浓度为8%时,ZnO纳米纤维直径较细、粗细均匀、表面光滑、珠结较少,形貌最好。此时,其介电常数达到最高值,实部为15.4~20.8,虚部为3.6~4.7,并在较薄的厚度下具有最优的吸波性能。当70%(质量分数/%,下同)ZnO纳米纤维/石蜡样品的厚度为1.3 mm时,反射率低于–5 dB的吸收带宽达到5.4 GHz(12.6~18 GHz),最小反射率为–16.6 dB。此外,石蜡含量也对样品的介电性能和吸波性能具有重要影响,随着石蜡含量的增加,样品的介电常数降低,当石蜡含量为30%和20%时,样品具有较好的吸波性能。     

蜂窝结构吸波材料的斜入射电磁吸波特性研究

为分析蜂窝结构吸波材料在电磁波斜入射条件下的反射特性,首先基于长波长近似条件下的强扰动理论,得到蜂窝结构吸波材料的等效电磁参数;再利用各向异性分层介质条件下的横向场传播的本征波解,推导出蜂窝结构吸波材料对斜入射电磁波的反射系数公式;进而得到蜂窝结构吸波材料的反射率随入射角的变化关系。反射率的计算结果表明：在特定入射角情况下,对于不同的蜂窝高度,吸收剂存在最优厚度,可使其反射率最小。研究结果对蜂窝结构吸波材料的优化设计具有一定意义。     

填料法制备SiC_f/SiC复合材料的力学性能和高温介电性能

为获得性能优异的耐高温结构吸波材料,以纳米SiO_2颗粒为填料,采用有机先驱体浸渍裂解法(precursor infiltration and pyrolysis,PIP)制备SiC_f/SiC复合材料,研究填料对复合材料力学性能和高温介电性能的影响。结果表明:随着SiO_2含量从3%(质量分数,下同)增加至15%,SiC_f/SiC复合材料的弯曲强度先增加后减小,最高可达275 MPa;低介电常数SiO_2填料的引入使得复合材料的复介电常数逐渐减小,室温吸波性能得到有效改善,15%SiO_2含量的复合材料厚度为3.2~4.0 mm时,室温反射率在整个X波段均达到–8 d B以下;复合材料的复介电常数随着温度的升高逐渐增大,而SiO_2能显著降低高温复介电常数及其增幅,700℃时15%SiO_2含量复合材料在2.7~3.0 mm厚度范围具有优异的吸波性能。     

含电路模拟结构吸波复合材料力学性能研究

研究了填充吸收剂、加入金属、纤维电路屏对吸波复合材料力学性能的影响,测试了含电路模拟结构吸波复合材料在室温和80℃下的弯曲强度、弯曲模量、压缩强度、压缩模量及剪切强度的变化。研究结果表明,通过合理的结构设计,在提高吸波复合材料吸波性能的同时,能够有效地提高吸波复合材料体系的力学性能,使吸波复合材料的吸波 承载一体化得以实现。     

碳纤维在结构隐身材料中的应用研究

本文基于对碳纤维复合材料电磁特性及碳／玻璃纤维混杂复合材料吸波性能实验结果的分析，提出了碳纤维在结构吸波材料中的应用途径，并通过平板材料及典型产品试验件进行了验证。     

耐高温陶瓷基结构吸波复合材料研究进展

陶瓷基结构吸波复合材料具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等诸多优点,是解决武器装备热端隐身问题的关键材料,具有重要应用前景和战略意义。本文介绍了陶瓷吸波材料的微观-宏观多级设计方法,综述了掺杂改性碳化硅陶瓷、钡铁氧体陶瓷、聚合物转化陶瓷(PDCs)、3D打印多孔陶瓷及陶瓷蜂窝、连续纤维增强陶瓷基复合材料(CFCMC)等新型陶瓷基复合材料的最新研究进展,展望了结构吸波一体化的陶瓷基复合材料的发展趋势,提出微观-宏观多级结构设计的纤维增强陶瓷基复合材料将是未来高温隐身材料领域的重要发展方向。     

低浓度磁性纤维对吸波结构隐身材料电性能影响研究

吸波结构隐身材料电性能提升与其内部的吸波成分关系密切,研究发现,磁性纤维具有形状各向异性及良好电磁性能,与吸波结构隐身材料结合可形成具有一定吸波能力及力学性能的吸波结构隐身材料。雷达吸波材料性能主要依赖于其中的雷达波吸收剂损耗特性。首先利用成熟的CST仿真软件针对磁性纤维与雷达波相互作用开展了仿真研究,验证了磁性纤维散射具有显著效应。通过等效电路模拟及电磁理论分析,完成了低浓度磁性纤维吸波结构隐身材料的电磁参数数学模型的建立及验证。同时完成了纤维参数对材料电性能的影响研究,获得了其磁性纤维参数的影响规律:纤维线度(直径、长径比)首先影响极化因子,从而影响等效介电常数;当极化因子小到一定程度后,其等效介电常数变化趋于平坦;纤维线度、电导率、浓度最终影响吸波结构隐身材料的吸波性能。     

双层涂层复合材料的介电性能

在涤纶基布上分别进行铁氧体/碳化硅、碳化硅/石墨双层复合涂层整理,制备两种双层涂层柔性复合材料.分别研究吸波剂含量对复合材料介电常数实部、虚部、损耗角正切的影响.鉴于该材料多用于工程领域,测试了该复合材料的机械性能.结果表明,该复合材料在低频范围内具备良好的介电性能,且具备一定的力学性能.     

颗粒尺寸对Fe-Si-Al 电磁与吸波性能的影响

为阐明吸收剂的颗粒尺寸与吸波材料电磁、吸波性能之间的关系,以气雾化球状Fe-Si-Al粉末为原料,通过筛分获得不同颗粒尺寸的Fe-Si-Al合金,以硅橡胶为基体制备了Fe-Si-Al吸波材料。借助振动样品磁强计和矢量网络分析仪分别研究了颗粒尺寸对Fe-Si-Al粉末和吸波材料的比饱和磁化强度、电磁参数和吸波性能的影响。结果表明:随着颗粒尺寸的减小,Fe-Si-Al粉末的比饱和磁化强度增加;吸波材料的复磁导率增加,复介电常数减小;3 mm厚的Fe-Si-Al吸波材料随其颗粒尺寸的减小,匹配频率向低频移动。减小吸收剂的粒径有助于提高其磁性能和吸波材料的低频吸收效果。     

填充型吸波体阻燃外壳材料的研究

针对现有吸波材料外壳阻燃性能的不足,提出以玻璃纤维为主的新型复合外壳材料,并与聚丙烯空心板制备的方体的反射损耗进行对比。研究结果表明:在保证阻燃性的情况下,在低频下使用此类复合材料整体吸波性能较聚丙烯空心板材料提升了大约5~10 dB,在高频区有所下降,下降约10 dB,具有一定的应用价值。