模拟退火算法研究混合结构吸波材料特性

吸波材料的吸波性能主要决定于涂层材料的结构和材料的电磁参数特性,本文研究了薄型混合结构吸波材料的优化设计问题.用有限元方法结合优化算法计算材料的反射系数,为了得到所需要材料的低反射特性结构,采用模拟退火算法对材料的参数进行优化设计,得到了从1GHz到10GHz范围具有较低反射率特性的涂层材料设计电磁参数.计算结果表明频率最低段反射系数不高于一4.5dB,同时材料厚度仅为2毫米.     

磁介质吸波剂/多孔金属材料吸波性能

为了研究磁介质吸波剂/多孔金属材料吸波性能,在泡沫铝合金表面涂覆了Ni-Zn铁氧体(CFe)、羰基镍粉(CNi)以及二者的复合粉,利用GJB 2038—94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷达截面(RCS)法对该材料的微波反射率进行了测量.结果表明,在12～18GHz频段内,复合磁介质吸波剂/泡沫铝材料吸波性能介于单一吸波剂样品CFe与CNi之间;在26.5～40 GHz频段内,羰基镍质量分数为40%的泡沫铝复合材料吸波性能最好,当其质量分数大于40%时,材料吸波性能逐渐降低.因此,在泡沫铝合金表面涂覆适当比例的Ni-Zn铁氧体与羰基镍复合粉,可以进一步改善材料的吸波性能.     

特殊形貌纳米氧化锌的吸波性能研究

纳米ZnO作为一种新型吸波材料受到广泛关注,但对非c轴生长的ZnO纳米结构材料的吸波性能还缺乏系统研究.为了探讨ZnO纳米晶体的形貌对其吸波性能的影响,在熔盐、类离子液体等强极性介质中,合成了枝晶状、片状、锥状等非c轴生长的ZnO纳米结构材料,用XRD、SEM、TEM等对其物相、形貌进行了表征,对不同形貌的ZnO纳米结构材料的电磁性能与吸波性能进行了系统的分析,并与商品ZnO微粉的吸波性能进行了比较.结果表明,ZnO纳米片的吸波效果较好.复合了磁性材料后,ZnO的吸波性能有明显提高.     

微波吸收剂吸波性能对比分析

为了对比不同类型微波吸收剂及其混合物的吸波性能,利用MG公式,计算了X波段电阻型碳纤维吸收剂和磁介质型铁氧体吸收剂在不同配比下的混合物的等效电磁参数,并分别分析了其吸波性能。通过对比材料的阻抗匹配特性和衰减系数表明,在铁氧体中添加碳纤维并不能提高吸波性能。虽然混合吸收剂兼具电损耗和磁损耗,可以增强对电磁波的衰减,但是由于一般的电性材料具有较高的介电常数,掺杂磁性材料会破坏材料的阻抗匹配特性,使得表面反射增强,吸波性能得不到改善。     

多层吸波材料的优化设计模型

通过优化设计,建立了多层吸波材料的理论模型.研究结果表明,多层吸波材料的最大吸收反射率与材料厚度的成单调递增关系,同时频宽却向低频方向发生偏移;反射损失(RL)-10d B的频宽随着厚度增加而减小;双层吸波材料的吸波频率范围比单层吸波材料的宽,三层吸波材料的吸波频宽进一步增大,且在C波段和Ku波段有最大反射损失吸收峰.各单层吸波材料具有不同的电损耗和磁损耗性能,经过优化设计复合后,多层吸波材料中各层吸波材料的优异性能的合理叠加使吸波频宽增大.模型的计算结果与实验测定结果的吻合度很好.     

吸波涂层损伤对隐身性能的影响

装备表面覆盖的吸波涂层在长期使用后容易发生磨损、膨胀、老化等损伤,从而影响吸收性能。利用反射率、相位测量和微波成像技术,研究了这3种损伤模式及其对吸收性能的影响。首先制作了带有三种损伤类型的雷达吸波涂层和红外 雷达兼容吸波涂层样板,采用弓形法测量反射率和相位,采用雷达散射成像系统建立样板散射图像。通过实验结果和定性分析,发现所有类型的损伤都使涂层吸收性能恶化,其相应的吸收频带变窄,并随涂层的结构或吸波材料成分的变化而变化。其中,磨损损伤模式对这两种吸波涂层的影响最为严重,导致吸收能力急剧下降。     

吸波材料电磁参数的理论设计

根据雷达工作原理和等效电路法,通过理论计算得出了提高吸波材料的吸波性能所要满足的两个条件：第一,为了尽量减少雷达波在涂层表面的反射,要使得吸波涂层的相对复介电常数(εr)和其相对复磁导率(μr)尽量接近;第二,为了尽可能多地使进入到涂层内部的雷达波受到衰减,要尽量提高吸波材料的εr″和μr″.     

吸收剂复合对提升羰基铁涂层吸波性能的影响

为提升羰基铁(CIP)涂层吸波性能,分别添加了电阻型吸收剂炭黑(CB)和透波材料二氧化硅(SiO_2),研究不同吸收剂的加入对其吸波性能的影响。用扫描电子显微镜表征其断面形貌,用弓形法测试其反射损耗(2~18 GHz频段)。结果表明,吸收剂的复合化显著提升了涂层的吸波性能。SiO_2的加入显著改善了吸收峰值,且随SiO_2含量的增加,峰值的改善更加显著。CB的加入也提升了涂层的吸波性能,但由于CB的高导电性,其加入量达到一定程度时,涂层的阻抗匹配条件恶化,吸波性能的提升也逐渐减小。当CB、CIP与聚氨酯质量比为0.1:5:1时,此时涂层吸波性能最佳,在6 GHz处可达-22.1 dB。吸收剂的复合化可有效提高传统吸波涂层性能,合理设计吸收剂的用量,可以获得吸波性能优异的涂层材料。     

雷达吸波功能纤维及纺织品的研究进展

介绍了目前吸波材料中常用的碳纤维、碳化硅纤维、多晶铁纤维及其改性纤维、异性截面纤维、纳米级纤维、手性纤维的吸波机理、制备方法和性能;综述了吸波功能纺织品的开发途径、制备方法和性能;展望了纤维吸波剂及其复合材料以及柔性吸波纺织材料的发展前景.研究结果表明:对吸波纤维进行物理、化学改性,控制纤维的形态特征、长径比、孔隙率,不仅可提高其吸波性能,还可改善其机械与热学性能;调节吸波纤维的含量、分散方式、织造工艺与组成结构可有效改善吸波纺织品的吸波性能.     

吸波材料的物理机制及其设计

吸波材料是一种重要的军事隐身功能材料,其机理本质上是电磁波与物质相互作用,入射的电磁波通过介质最大限度地转变成热能或其他形式的能.评价吸波效能的主要参数是损耗因子、复介电常数、复磁导率.作者用简单的等效电路分析了材料吸波机制,阐明了这些参数的物理意义,定性地给出了吸波材料的设计方向.分析结果表明吸波材料的电磁损耗机制分为3种类型,即电阻损耗型、介电损耗型和磁损耗型;设计吸波材料时要综合考虑损耗吸收和波阻抗匹配2种因素;多元复合尤其是纳米无机物与有机聚合物复合,将3种损耗有效结合,并尽可能阻抗匹配,这是实现轻质、强吸收、宽频、微波红外隐身兼容且综合性能好的吸波材料的有效途径;研究材料的吸波特性还必须从微观层次上用量子理论分析材料对电磁波的基本吸收过程.     

复合轻型吸波涂层电磁参数及吸波性能的研究

制备了复合轻型导电导磁材料与环氧树脂吸波涂层,用3cm波导式测量线在9.2GHz测量其电磁参数及吸波性能.实验结果表明,复合导电导磁材料与环氧树脂的质量分数对吸波涂层的电磁参数及吸波性能有较大影响,当复合导电导磁材料与环氧树脂的质量分数为50%,涂层厚度为1.7mm时,吸波效果最好.其吸收峰值为34dB,大于10dB的有效带宽,达11GHz.     

Mn-Zn铁氧体纳米晶体的制备及吸波性能研究

用溶胶-凝胶自燃烧法制备了Mn-Zn铁氧体纳米晶体,用TG-DTA,FT-IR和XRD等3种分析方法研究了其制备工艺.将所得Mn-Zn铁氧体纳米晶体制成吸波涂层,研究其对雷达波吸收特性.结果发现：与非纳米（微米级）吸波剂相比,纳米Mn-Zn铁氧体吸波剂的吸波性能显著高于前者.     

多层雷达波段吸波涂层的研究现状及展望

从多层吸波涂层的反射率计算及优化设计2个方面介绍了多层吸波材料理论的研究进展;从阻抗匹配型和阻抗更迭型2个设计方向概括了国内外多层吸波材料研究的主要试验成果;指出了多层吸波涂层研究当前存在的问题和今后的发展方向,如涂层厚、质量大等问题以及吸波材料发展的复合化、智能化的发展趋势;对多层吸波涂层的发展前景进行了展望.     

纳米吸波材料及性能

由于纳米材料特殊的结构特征及其特殊的物理化学特性,使得纳米材料具有极好的吸波特性。文章从纳米材料的特点出发,分析了纳米吸波材料的性能特点,阐述了其吸波机理;介绍了各种纳米吸波材料的制备及性能的最新研究进展。     

FeCoB非晶粉末吸波性能研究

为研究FeCoB非晶粉末的吸波性能,利用单棍快淬法和高能球磨工艺制备FeCoB非晶粉末,以石蜡为基体,用模压法制备出非晶粉末复合材料,利用XRD,SEM和网络矢量分析仪,研究了不同质量分数的FeCoB非晶粉末对复合材料吸波性能的影响.结果表明:随着FeCoB非晶粉末质量分数的增加,复合材料的吸波性能呈现先增强后减弱的态势;在质量分数为60%时,其最大反射损耗值达到了-50.3 d B,此时涂层厚度仅为2.5 mm,并且具有5.92 GHz(RL-10 d B)的有效吸收宽频特性.说明60%质量分数的FeCoB非晶粉末复合材料具有非常优异的吸波性能.     

六边形环FSS单元对吸波材料性能的影响

为改善吸波材料的吸波性能,将六边形环频率选择表面(FSS)单元植入到多层吸波结构中组成复合吸波结构,通过改变FSS单元在复合吸波结构中的不同位置及其厚度,利用谱域法分析其对吸波结构吸波性能的影响.结果表明,由于FSS单元的存在,在一定条件下可以改善吸波结构的吸波性能,且FSS单元在吸波结构中的位置及厚度不同,其影响也是不同的.     

高阻抗FSS在吸波材料中的应用

介绍了一种双层介质高阻抗频率选择性表面的吸波结构,这种结构在7GHz-16．5GHz具有很好的吸波特性,满足S11小于-10dB,厚度仅3．9mm。探究了高阻抗FSS的大小以及在介质中放置角度、位置对吸波性能的影响,提出了提高吸波性能,特别是提高低频吸波效果的方法。然后,针对这种吸波材料提出一种新的等效电路结构并用这种结构对该吸波材料建模和分析,最后与仿真结果进行了对比,证明了仿真结果的正确性以及等效电路方法的有效性。     

基于超材料的雷达吸波材料研究进展

雷达吸波材料能够有效地抑制透射波和反射波,因而被广泛应用于隐身、电磁屏蔽和兼容以及无线通信等领域。受制于材料的电磁频散特性,传统吸波材料的宽带低频吸波性能难以进一步提高。近年来,随着超材料结构设计的不断发展,基于超材料构架设计实现的宽带电磁吸波,由于具有更加灵活的电磁调控能力,因而在其电磁性能提升方面具有更大拓展空间。围绕雷达吸波超材料的最新研究进展,结合电磁吸波超材料的发展背景、设计原理和性能表征方面的内容,着重介绍了基于多谐振叠加吸波结构、超材料与传统材料复合吸波结构、三维阵列吸波结构以及人工表面等离激元吸波结构设计的宽带雷达吸波超材料,并对于未来雷达吸波超材料的发展趋势做进一步展望。     

铁氧体粉掺量对水泥基材料吸波性能和力学性能的影响

为了制备一种水泥基微波吸收材料,采用弓形反射法(NRL),以功率反射率作为表征材料吸波性能的指标,研究了8～18 GHz频率范围内,水泥基材料自身的吸波性能、锰锌铁氧体粉掺量对材料反射率的影响以及试样厚度与微波反射率之间的关系,同时对铁氧体粉掺量与砂浆强度的关系进行了研究.结果表明,掺加铁氧粉后砂浆的反射率降低;随着铁...     

单涂层吸波材料的优化设计及偏差研究

本文通过对单涂层吸波材料内电磁波传输损耗机理的细致研究，提出了单涂层吸波材料优化设计的两项原则。结合具体实例详细说明这两项原则的具体应用，最后讨论涂层电磁参量在偏离匹配条件的情况下，对涂层吸波性能影响的具体结果分析。图３．表１，参３。