掺杂纳米稀土氧化物的电磁屏蔽材料的电磁匹配规律研究及设计

利用电磁波传输理论推导出了电磁屏蔽材料表面反射率公式、基于电磁参数广义匹配规律下总后向反射率公式和预设总后向反射率取值的表面反射率公式; 通过3维网格法理论分析了电磁参数对表面反射率和总后向反射率的影响,并使用掺杂了纳米稀土氧化物的电磁屏蔽材料进行优化设计.研究结果表明:在电磁屏蔽材料的设计中应主要调节材料的电损耗ε; 掺杂了少量纳米稀土氧化物的电磁屏蔽涂层能实现在2～18 GHz内有大于6 dB的衰减值,即表明掺杂纳米稀土氧化物能够较好地提高材料的电磁屏蔽性能.     

平板抗电磁辐射材料反射性能的研究及设计

给出了抗电磁辐射平板吸收材料的反射系数公式,并利用MATLAB软件进行了优化设计.设计结果表明,只要选取μ和ε较小值的电磁损耗平板材料就可以使频率在2-18GHz的电磁波的后向反射率达到5dB的工程要求.同时本文的研究和设计方法也为工程上材料的选择与设计具有很好的指导性.     

稀土氧化物Nd2O3填充碳纳米管的微波吸收性能

通过湿化学法制备了稀土氧化物Nd2O3填充碳纳米管.高分辨透射电镜观测到纳米颗粒在碳纳米管内以纳米晶粒形态存在,并呈准连续状态分布.充填碳纳米管的Nd2O3的纳米颗粒提高了材料的磁损耗.采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了样品在2～18GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率.依据传输线理论计算了材料的反射率(R)、匹配频率(fm)及匹配厚度(dm),结果表明,与未填充碳管相比,Nd2O3填充碳纳米管的相对介电常数虚部ε″减小,相对磁导率虚部μ″和磁损耗正切tanδm增大.当匹配厚度为3.0mm时,稀土氧化填充碳管在3.0GHz处吸收最强,其反射率峰值为-9.09dB,低于-5dB的频宽达0.77GHz.随着吸收层厚度的增加,Nd2O3填充碳纳米管的吸收峰向低频移动,吸收层在S波段具有较好的吸收效果.     

纳米级Y2O3在涂层电磁屏蔽材料设计中的应用

按照电磁波传输理论,研究了满足广义匹配规律的纳米级Y2 O3在涂层电磁屏蔽材料设计中的应用问题,给出了理论计算公式,并利用MATLAB软件数学模拟分析了表面反射作用对总电磁屏蔽性能的影响.研究结果表明,在电磁波垂直入射到涂层电磁屏蔽材料时,介电常数ε的增加将会加大表面反射性能对后向反射率的影响,材料的磁导率μ对于材料内部的储能和耗能起主要作用;纳米级Y2 O3掺杂到涂层电磁屏蔽材料的设计之中会有效提高材料的电磁屏蔽功能.     

烧结温度对Ba4.2(Sm0.8Nd0.17Bi0.03)9.2Ti18O54微波介电性能的影响

研究了烧结温度对掺质量分数为0.5 % 的TiO2的Ba4.2(Sm0.8Nd0.17Bi0.03)9.2Ti18O54(简称BSNBT)陶瓷材料微观结构及其微波介电性能的影响.采用XRD,场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和EPMA分析了陶瓷材料的微观结构.结果表明,当烧结温度高于1 340 ℃时陶瓷样品中出现第二相BaTi4O9.随着烧结温度的升高,材料的介电常数εr和Qf值(品质因数和谐振频率的乘积)先增大后减小,谐振频率温度系数逐渐增大.当烧结温度为1 340 ℃时,εr和Qf值均达到最大,εr=80.5,Qf=9 009 GHz(在3.5 GHz下),此时谐振频率温度系数τf=6.5×10-6/℃.     

烧结温度度对Ba4．2（Sm0.8Nd0.17Bi0.03）9．2Ti18O54微波介电性能的影响

研究了烧结温度对掺质量分数为0.5%的TiO2的Ba4.2(Sm0.8Nd0.17Bi0.03)9.2Ti18O54(简称BSNBT)陶瓷材料微观结构及其微波介电性能的影响.采用XRD,场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和EPMA分析了陶瓷材料的微观结构.结果表明,当烧结温度高于1 340℃时陶瓷样品中出现第二相BaTi4O9.随着烧结温度的升高,材料的介电常数rε和Qf值(品质因数和谐振频率的乘积)先增大后减小,谐振频率温度系数逐渐增大.当烧结温度为1 340℃时,rε和Qf值均达到最大,rε=80.5,Qf=9 009 GHz(在3.5 GHz下),此时谐振频率温度系数fτ=6.5×10-6/℃.     

四氧化三铁颗粒大尺度空中动态吸波

吸波材料研究一直是军事隐身技术领域中的前沿课题,而四氧化三铁磁性材料又是当前国内外研究的热点,其在大尺度空间动态吸波隐身模型的建立在军事领域具有很高的实用价值。为研究四氧化三铁颗粒大尺度空中动态吸波效果,数值模拟计算出散布在大尺度空中粒径长分别为0.25μm和10.57nm的Fe3O4颗粒在入射电磁波频率为2~18GHz范围内的电磁损耗和18GHz频率时随时间变化的动态电磁损耗。结果表明：入射电磁波频率为2~18GHz频率范围内时,10.57nm的Fe3O4颗粒散布空间产生的电磁损耗为0.40W到11.59W,在18GHz频率时,电磁损耗为11.381W到11.559W;入射电磁波频率为2~18GHz频率范围内时,0.25μm的Fe3O4颗粒散布空间产生的电磁损耗为0.22W到4.88W,在18GHz频率时, 电磁损耗为4.812W到4.899W。可见Fe3O4颗粒具有良好的吸波效果且纳米Fe3O4颗粒吸波性能优于微米Fe3O4颗粒。     

碳纳米管的化学镀铁钴和电磁参数研究

基于化学镀方法将CoB和FeB二元合金包覆在多壁碳纳米管模板上,制备了一种新的一维纳米复合材料.将JEM-2010透射电子显微镜显示多壁碳管的外径从13 nm增加到35 nm,能量色散X分析仪也表明碳管的表面镀覆了铁磁性纳米金属颗粒.用Angilent8722ES矢量网络分析仪在2～18 GHz测试了复合材料的动态电磁参数,在2 GHz时,铁包覆碳纳米管复合材料的复介电常数的实部ε′和虚部系数ε″分别为23.90和14.31,在2 GHz时复磁导率的实部μ′和虚部μ″分别为2.64和1.63,而钴包覆碳纳米管复合材料的ε′,ε″,μ′和μ″分别为12.00,2.04,1.28 和0.39.在低频处复合材料的磁导率和磁损耗相对于纯碳管有明显的增加.这种电磁特性可以应用于微波吸收材料.     

片状石墨表面化学镀Ni-Co-P合金的制备及其吸波性能

采用化学镀工艺在片状石墨表面镀覆一层Ni-Co-P合金,对包覆后的样品进行了扫描电子显微观察(SEM)、X射线衍射分析、磁性能及吸波性能表征。结果表明,石墨表面沉积的镀层完整致密,以非晶态为主,且得到的镀Ni-Co-P石墨具有一定的磁性。矢量网络分析仪测试了样品在0.1～14 GHz频率范围内的复介电常数(ε=ε’-jε″)和复磁导率(μ=μ’-jμ″),用吸收屏理论公式计算了反射率损耗(R.L),得到当匹配厚度为5 mm时,镀Ni-Co-P石墨的最大吸收峰值约为-9.1 dB,超过-5 dB的频宽达4.2 GHz,是一种比较理想的新型复合吸波材料。     

电磁波在双轴左手介质中的异常反射和折射

讨论了电磁波在双轴左手介质中的传播和电磁波在普通介质与双轴左手介质界面上的反射和折射.当ε220,μ110,μ330(μ220,ε110,ε330)时,电极化波(磁极化波)在双轴左手介质中不能传播,而在其它情况,电磁波的入射角只有在满足一定条件时才能传播.当电磁波从普通介质入射到双轴左手介质的分界面上时,满足ω2ε22μ33k2sin2θ(ω2ε33μ22k2sin2θ)时,电极化波(磁极化波)将发生折射,论文还讨论了在两界面上电磁波发生全反射的条件,这些结果与普通介质与各向同性左手介质界面上的反射不同.     

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″.     

微波场中无烟煤和烟煤电磁性能研究

对无烟煤和烟煤在2-18 GHz微波频段间的电磁性质及其变化规律进行了系统分析和研究。结果表明,无烟煤和烟煤均属于电阻型吸波材料,电磁能主要衰减在材料电阻上。无烟煤的电磁性能优于烟煤,在微波冶金常用的2.45 GHz处,更适宜用无烟煤作还原剂,达到快速升温进而还原的目的。本结论对微波冶金研究工作有一定的指导意义。     

羰基铁粉形貌对吸波性能的影响

由于羰基铁粉具有温度稳定性好、吸收频带宽、可设计性强等优点,从而得到了广泛的研究与应用。对两种参数基本一致,但形貌各异的羰基铁粉(球状和树枝状)进行了电磁吸波性能测试,用以研究形貌对羰基铁粉电磁吸波性能的影响。实验结果表明,形貌对羰基铁粉的电磁吸波性能有非常大的影响。相比于球状羰基铁粉,树枝状羰基铁粉的最大反射损耗增加了94%,达到-47.14dB。同时,对应于最大反射损耗的频率从球状羰基铁粉的11.88GHz移动到树枝状羰基铁粉的6.44GHz。这是因为树枝状形貌有利于形成不连续网络、增加对入射微波的漫反射、还可以带来更多的界面电荷极化,从而增强对电磁波的吸收强度。此外,本研究表明各向异性结构是提高介电常数和介电损耗获得轻质宽带吸波剂的有效途径。     

铁氧体多层结构电波吸收体的研究

用三种不同磁导率μｉ的铁氧体基复合电波吸收材料制成双层结构电波吸收体,在７～１２ＧＨｚ频段Ａ～ｆ曲线与单层基本相似,存在两个吸收峰,但第二峰移向高频,吸收量Ａ由２０ｄＢ增至３７ｄＢ;在吸收介质层与反射板之间以及在两个介质层之间涂以介电型介质膜,使第一吸收峰移向高频,吸收量分别增至２９ｄＢ和２７ｄＢ;对其作用机理进行探讨。     

纳米Fe3O4/PANI复合体系的微波电磁特性研究

用原位化学反应生成法制备了纳米Fe3O4/PANI复合材料,研究了样品在2~18 GHz范围的微波电磁特性与吸收性能以及复合材料组分对电导率、密度的影响.结果表明,Fe3O4颗粒尺寸约12.7 nm,Fe3O4在复合体系中的质量分数为35%左右时,电导率最大,密度相对较低,微波吸收率最高,吸收峰值为-21 dB,-10 dB频宽大于4 GHz,样品同时具有电损耗和磁损耗.可见,通过优化设计,纳米Fe3O4/PANI复合体系可以成为一种性能优良的微波吸收材料.     

双层吸波蜂窝复合材料结构优化设计

为探究不同吸波特性材料之间的组合规律,以在更宽频段范围内达到最佳雷达波吸收效果,选用两种不同吸波剂浸渍的纸蜂窝结构型吸波材料板（分别命名为FW10和FW20）,以石英纤维板为外侧蒙皮,制备出一种具有较好雷达波吸收能力的复合板件,该板件可与常规壁板结合使用。采用时域有限差分法计算不同材料厚度组合下的材料雷达散射截面（RCS）值和反射率,并采用正交设计法对最优厚度组合进行进一步的探究,结果表明：复合结构的吸波效果与各层材料组合及其厚度分布有关,所得最优复合板件厚度组合方案从外向内依次为1 mm石英纤维板,15 mm FW10和15 mm FW20。最优方案复合板件在0~18 GHz频段范围内反射率低于-10 dB的吸收频段宽度为13.1 GHz,最大吸收峰可达-29.5 dB。最后进行实物测试,验证了仿真分析的有效性。     

斜入射时电磁损耗材料吸波性能研究及计算机辅助设计

给出了电磁波斜入射时单层损耗材料反射系数公式,使用三维网格法对斜入射角度、材料电磁参数、材料厚度等因素进行了讨论,并对给定具体电磁参数的单层结构进行了计算机辅助设计.优化设计结果表明,该理论研究有利于实际材料的设计和应用.     

Dielectric properties of porous SiC/Si_3N_4 ceramics by polysilazane immersion-pyrolysis

The SiC nanotubes were synthesized on porous Si_3N_4 matrix by polysilazane immersion-pyrolysis. The β-SiC and free C contents increased with the increasing dipping times, which cause some clear vibration and loss peaks of the dielectric constant patterns emerged at around 12.9 GHz and 14.7 GHz in the samples of 20 wt% and 30 wt%benzoic acid, respectively. The reflectivity of the obtained ceramics were -7 dB ～-10 dB from the frequency of 8 GHz–18 GHz, which means that the amount of 80%–90% electromagnetic wave could be attenuated. The ceramics containing 40 wt% benzoic acid showed the high loss, low reflectivity and a wide absorbing band,indicating the high absorbing efficiency and good dielectric properties.     

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...