铁氧体和碳纤维双层复合材料吸波性能研究

使用溶胶凝胶法制备了M型六角铁氧体,测量了铁氧体和短切碳纤维复合材料在Ku波段的电磁参数,并根据电磁参数设计了双层吸波材料.结果表明:M型铁氧体复合材料的介电损耗和磁损耗都比较小,而短切碳纤维复合材料具有较高的介电损耗;内外层材料相同但厚度不同的双层复合材料表现出不同的微波吸收特性,其中,内层为M型铁氧体复合材料、外层为碳纤维复合材料、层厚分别为1.5 mm和0.5 mm的双层复合材料,表现出优良的微波吸收性能,反射率在-10 dB以下的有效带宽覆盖了整个Ku波段,最大吸收位于15.3 GHz处,反射率约为23.0 dB.     

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.     

W型锶铁氧体/片状Co微晶双层吸波涂层特性

水热法合成片状Co微晶材料,其在2~18GHz频段具有高介电常数和大的介电损耗.将片状Co微晶与W型锶铁氧体构成阻抗渐变的双层吸波涂层,对在2~18GHz频段其反射损耗随着各层厚度的变化关系进行表征.结果表明,双层吸波涂层具有涂层薄、吸收强和频带宽特性.如:当钴涂层和W型锶铁氧体涂层的厚度分别为0.8、1.2 mm时,最大反射损耗达到-50dB;反射损耗小于-8dB时的频带为8.64~12.08GHz.     

一种新的基于谐振型高阻抗表面的微波吸波屏

依据电磁波传播规律和等效表面阻抗的计算方法,提出并设计了一种基于谐振型高阻抗表面的微波吸收屏。理论分析表明:当入射波频率介于2.95~4.15 GHz时,未加载电耗层的谐振表面呈高阻抗特性,反射系数R=+1;而在该谐振型高阻抗表面上加载一层极薄的且阻抗与自由空间相匹配的电耗层后,即可在该频率区间实现完美吸波,反射系数R<-10 dB的频宽约为700 MHz,最大吸收峰值在3.55 GHz。数值仿真结果与理论分析也比较吻合。所构建的吸波表面结构简单,而且拥有超薄(厚度仅为1.5 mm)、超轻和较宽的吸波频带。     

基于有限积分法的电磁兼容吸波材料反射率的建模仿真

针对电磁兼容吸波材料反射率试验测试成本较高、理论方法难以精确预测的问题,提出了基于有限积分法的吸波材料反射率的建模仿真方法.使用该方法计算了矩形同轴测试装置空载反射系数,以及分别加载铁氧体瓦和角锥泡沫吸波材料后的反射系数.吸波材料的介电常数和磁导率使用二阶通用色散模型进行拟合.对于铁氧体瓦,仿真得到的反射率略优于实测值,与产品提供的反射率曲线相比,在谐振点处相差10 d B.对于角锥泡沫吸波材料,仿真结果与实测值在有效测试频率范围内相差7 d B.对仿真结果与实验结果的差别进行分析,证明了该方法的可行性.     

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.     

双层结构磁介质电波吸收材料的研究

将M型六角铁氧体(BaFe12O19)和尖晶石型铁氧体(MnZn铁氧体)以及经加工的精铁砂制成三种复合电波吸收材料,再分别两两组合制成双层结构复合电波吸收材料,发现双层结构的最大吸收量较三种单层结构的最大吸收量和带宽有所提高,其吸收量为18．5dB,10dB带宽2．25GHz,匹配厚度亦有所增加,还发现如果将双层结构的第一层(吸收层)和第二层(过渡层)的材料交换,对双层结构电波吸收材料的吸波特性会产生影响。     

宽频带超材料微波吸收结构研究

将3D超材料吸波结构和磁性吸波材料相结合使用,对宽频带微波超材料吸收结构进行了设计优化和电磁场仿真研究.利用磁性材料本身的电磁波吸收性能和周期性超材料吸波单元的频率可设计性,并充分考虑了3D渐变单元的电磁场匹配和多次反射吸收的情况,设计了由圆台形单元组成的周期性吸波结构:每个圆台由20层尺寸渐变的金属谐振单元和以羰基铁粉为吸波填充材料的磁性复合层相间堆叠而成.采用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行了结构设计以及吸波效果和电磁场分析,结果表明:此结构在4.5 G～18 GHz频率范围内电磁波吸收效果较好,正入射的吸收率大于90%.仿真和分析结果也表明,吸波材料和超材料相结合,在厚度不超过5 mm的情况下,所能够实现的吸波频率的下限约为4 GHz.     

Ld_2O_3掺杂对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝复合材料吸波性能的影响

为了研究掺杂Ld2O3对Ni-Zn铁氧体/泡沫铝材料吸波性能的影响,在泡沫铝表面涂覆了单一Ni-Zn铁氧体和掺杂不同质量分数的Ld2O3的Ni-Zn铁氧体复合粉,利用GJB2038—94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷达截面(RCS)法对材料微波反射率进行了测量,扫描电镜(SEM)对吸波剂的形貌进行了分析.结果表明,在12~18 GHz频段内,涂覆添加Ld2O3后泡沫铝复合材料的吸波性能优于涂覆单一的Ni-Zn铁氧体.在26.5~40.0 GHz频段内,Ld2O3质量分数为1%的泡沫铝复合材料吸波性能最好,当其质量分数大于1%时,材料吸波性能降低.因此,在泡沫铝合金表面涂覆适当比例的Ni-...     

电磁超介质吸波体的研究

超介质吸波体具有传统吸波材料所不具备的电磁特性,为设计新型电磁防护材料和目标隐身材料提供了一种新的途径.本文介绍了分析超介质吸波体吸波机理的理论方法：等效介质理论,阻抗匹配理论以及分层介质的多次干涉理论.同时,利用单元组合法设计了多频点的螺旋吸波体、单层、多层和加载集总电阻的宽频吸波体,并对其吸波机理进行了研究.     

纳米Fe含量对Fe/环氧树脂复合材料吸波性能的影响

为有效防止家用电器的杂散电磁辐射对人体的危害，设计并制备了纳米Fe颗粒增强环氧树脂基复合材料，本文介绍了该复合材料的设计原理，纳米Fe粉的粒径分布和复合材料的制备工艺，并对其微波吸收行为进行了探讨，研究表明，纳米Fe颗粒增强环氧树脂基复合材料具有良好的吸波功效，吸波规律与Fe粉添加量有关系，随Fe粉含量增加，吸波效率增大，但到达一个峰值时又回落，中间有一最佳值。需进一步研究其它吸波介质和复合介质的电磁匹配参数。     

PANI包覆单一铁氧体的结构和吸波性能

采用原位复合法制备了聚苯胺包覆铁氧体的复合颗粒,并利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅立叶红外光谱仪(FT-IR)等分析手段观测了复合颗粒的形貌、结构和性能.采用矢量网络分析仪在0.5~20 GHz频段内测试了材料的吸波性能.实验结果表明,具有核/壳结构的导电聚苯胺复合材料具有较好的吸波性能.当掺入质量分数为15%的Li0.45Zn0.1Fe2.45O4时,复合颗粒吸波性能最好,其-8 dB带宽达5 GHz,最大损耗为26.1 dB,且面密度最小为0.28 g.cm-2.     

三角形截面碳纤维在复合材料中的分布规律

 三角形截面碳纤维在复合材料内部的排布结构像微波暗室一样,能够对入射的电磁波进行多次反射,从而衰减电磁波,使三角形截面碳纤维复合材料具有吸波性能,因此,研究三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律对研究其吸波机理非常重要.采用实验和模拟的方法对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律进行了分析.首先,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了多组三角形截面碳纤维复合材料试样的截面微观形貌,分析了三角形碳纤维在复合材料中的排布角度及均匀性;其次,为进一步研究三角形截面碳纤维复合材料的吸波机理,根据蒙特卡洛原理,通过Matlab软件对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布情况进行了模拟.实验及数值模拟结果吻合较好,均表明三角形截面碳纤维在复合材料中的排布是以各种排布角度随机排布的,而三角形碳纤维分布是比较均匀的,没有明显的密布区域和稀疏区域,该模拟方法可以用于模拟不同含量的三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律.     

聚氨酯泡沫复合材料的制备及其吸波性能研究

以聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯为主要原料,水为发泡剂,经过预聚和发泡合成了聚氨酯泡沫材料,并采用两种不同的工艺在其中掺杂碳纳米管,制备成复合吸波材料.采用数字化矢量网络分析仪(Agilent 8722ET型)在5～18 GHz频段范围内对该材料的微波吸收性能进行了测试.结果表明:掺杂了碳纳米管的聚氨酯复合泡沫材料在11～17 GHz频段内具有良好的微波吸收效果,并且吸波强度随着碳纳米管掺杂比例的增加而增大.     

FSS在吸波材料中应用的实验研究

对频率选择表面(FSS)在复合吸波材料设计中的应用进行了研究．把具有不同几何图案的FSS置于多层复合吸波材料中的不同位置,得到多个不同的样品,并在以HP8722ES矢量网络分析仪为核心的弓形法测试系统中进行微波吸收性能测量．测试结果表明：FSS的存在显著影响复合吸波材料的吸收性能;FSS的图案、几何尺寸以及在复合结构中的位置都对样品的反射率特性产生影响．优化FSS在复合吸波材料中的使用可获得频带较宽、吸波性能较强的复合吸波材料。     

应用粒子群优化算法设计多层微波吸收材料

构造体现"薄、宽、低"设计要求的目标函数,利用粒子群算法优化设计得到多层材料的结构参数,研究材料匹配后的吸收效果与介质材料本身效果的关系,分析了不同材料匹配对吸收性能的影响。结果表明,具有不同吸波性能的材料匹配可以显著提高多层材料的吸波性能。     

AMC吸波体设计及其应用

对基于涡旋谐振环的AMC结构引入介质损耗,得到了一种“完美”吸波体,实现了单一频点2 GHz下较强的窄带吸波;然后加载集总参数元件拓展吸波体的频带宽度,在低频超宽带1.7 ~ 2.2 GHz范围实现了90%以上的吸收率,并对其吸波机理进行了分析;最后将宽带吸波体敷设到开缝腔体内壁上抑制腔体谐振,解决了屏蔽腔体的高谐振问题,开辟了超材料的一个新的应用领域。     

微米磁性复合材料超声波吸收检测研究

目的研究磁性SiO2-Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)有机-无机复合微球及复合材料的制备、吸收超声波的能力和吸波机理。方法分别对不同系列样品的超声衰减系数及声速进行测量、比对分析。结果磁性复合材料声衰减系数随SiO2的包覆厚度增大而增大,磁含量大小对声衰减系数有一定的影响,同时超声衰减系数对频率有很强的依赖性。结论复合材料中SiO2的包覆厚度、磁性大小对声衰减系数、超声速度有不同影响,此复合材料应用于超声波吸波材料时在较高频率对超声波的吸收效果好。     

Rational design of carbon shell-encapsulated cobalt nanospheres to enhance microwave absorption performance

Co@C core–shell nanospheres highly dispersed on carbon supports were rationally designed to improve the microwave absorbing property of the composite material, and fabricated by one pot thermal decomposition and simple annealing process. The Co nanospheres were completely encapsulated with thin carbon shells, which can effectively prevent the oxidation of the Co surface. Additionally, the particle size of Co nanospheres were properly controlled to optimize the electromagnetic property of the composite material. As a result, the lightweight Co@C/C composites with the particle size of 20 nm exhibited much enhanced microwave absorption properties. The improved microwave absorption performance is attributed mainly to the enhanced isotropic ratio and impedance matching of magnetic composites via tuning the Co particle size. Therefore, the welldesigned core-shell Co@C composite structure will provide a new insight for the development of high performance microwave absorbers.     

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。