双氢氧化物修饰镍金属网提升电磁屏蔽性能

针对镍金属网在电磁屏蔽中的低吸收效能(SE_(A))和较高反射(SE_(R))问题,通过电沉积方法在镍金属网(NM)表面负载镍铁双氢氧化物(NiFe LDH)纳米片,旨在提升材料的以吸收为主的屏蔽性能。处理后材料的微观结构和电磁特性得到显著改善,尤其是在X波段内实现了优异的56 dB的SE_(A)和2 dB的SE_(R)。同时,NiFe LDH纳米片优化了介电常数、磁导率、衰减常数和阻抗匹配,证明其在电磁屏蔽领域的广泛应用前景,合成简单且成本效益高。

Fe-Si-B非晶合金粉末的制备及吸波性能

采用正交试验法,利用硼氢化钠水溶液还原氯化亚铁和氟硅酸钠水溶液中的Fe和Si,制备出一种粒径为200~500 nm的球形粉末,采用X射线衍射仪、同步热分析仪、透射电子显微镜及选区电子衍射、X射线光电子能谱仪以及电感耦合等离子体光谱分析表明该粉末是成分为Fe87.6Si1.08B11.31的非晶态合金。利用矢量网络分析仪研究了该粉末的吸波性能,结果表明:该粉末在14.56 GHz处最小反射损耗为-44.8 dB,对应的匹配厚度为1.5 mm,有效带宽为6.16 GHz且为最大吸收带宽。对电磁波的损耗以磁损耗为主,介电损耗为辅,其中介电损耗以偶极极化为主,磁损耗以涡流损耗和自然共振为主。

碳化物基复合材料在电磁波吸收应用中的研究进展

电磁波吸收材料在过去几十年中取得了长足的进步,由于其对入射电磁波的重要衰减作用,在防辐射和反雷达探测中发挥着越来越重要的作用.随着纳米技术的蓬勃发展,高性能电磁波吸收材料的设计已不仅仅依赖于单一成分介质的固有特性,而是更加注重不同成分的协同效应,从而产生丰富的损耗机制.在各种候选材料中,碳化物通常具有化学稳定性、低密度、可调介电性能和多样化的形态/微结构等特点,因此,探索并设计碳化物基复合材料将是获得具有良好实际应用前景的新型电磁波吸收材料的可行途径.本文介绍了与介电复合材料相关的电磁损耗机制,然后重点介绍碳化物基复合材料作为高性能电磁波吸收材料的最新进展,包括共价型碳化物、间充型碳化物、MXene基碳化物以及一些不常见的碳化物基复合材料和多组分复合材料.详细讨论了有关成分优化、结构工程、性能增强和结构-功能关系的关键信息.此外,在比较了一些代表性复合材料的性能后,还提出了碳化物基复合材料发展面临的一些挑战和前景.

二氧化硅/金属镍/有序介孔碳复合材料的制备及其吸波性能研究

以苯酚、甲醛、F127、正硅酸乙酯和六水合氯化镍为原料,通过溶剂挥发诱导自组装法和热处理工艺原位合成了二氧化硅/金属镍/有序介孔碳复合材料.通过改变镍粒子的复合量,可以调节材料的石墨化程度、镍纳米颗粒尺寸和磁性,从而优化整体的电磁波吸收性能.采用XRD、Raman、SEM、TEM、XPS和VSM等多种测试手段表征了其相组成、缺陷、形貌、镍纳米粒子的大小、磁性能等基本特性.实验结果表明,增大镍纳米粒子的复合量可以有效提高材料的饱和磁化强度和磁损耗性能,但过大的复合量会引起镍颗粒的团聚,从而削弱界面极化作用.以OS@Ni1.5-700为吸收剂的吸波涂层在4.0 mm厚度下,最小反射损耗值达到-36.5 dB,在更薄的厚度时(2.5 mm),有效吸波频宽拓展到了8.16 GHz(9.36 GHz~17.52 GHz).

利用废弃椰木制备B和N共掺杂碳微纳结构及其电磁波吸收性能

5G通信技术为社会发展和日常生活提供了极大的便利,但同时也带来严重的电磁波污染。为了减轻这种污染产生的危害,设计轻量化和环保的宽带电磁波吸收材料已成为研究热点。本文利用椰木做前驱体制备了一种具有竹节管状一维结构的B和N共掺杂碳材料,B和N共掺杂优化了生物质衍生碳的组成,改善了材料的阻抗匹配,一维的竹节中空结构有利于电磁波进入材料内部。制备的材料具有优异的电磁波吸收性能,最低反射损耗(RL)在14.12 GHz时达到-59.64 dB,有效吸收带宽(EAB)宽度范围为5.88 GHz,所需厚度仅为2.1 mm。研究结果表明这种材料优异的电磁波吸收性能来自于电磁波在材料中的多重折射和散射、偶极子极化、界面极化及电导极化等方面的共同作用。

基于阻抗变换槽线的三维超宽带微波吸收体研究

文中提出了一种基于阻抗变换槽线的三维超宽带微波吸收体设计方法,该设计采用多节切比雪夫匹配槽线结构和薄膜电阻,有效解决了传统电路模拟吸收体设计方法中介质基板的介电常数和方阻值不连续性的问题。通过精确求解电路参数并映射到物理尺寸,实现了一套超宽带微波吸收体的通用综合设计方法。所提出的吸收体展现了显著的实用性和高效性,在电磁隐身中具有广泛的应用价值。

特高压换流站智能诊断系统的设计与实现

特高压换流站作为电力系统中重要的组成部分,其正常运行对电网的稳定性和安全性至关重要。然而,由于设备复杂性和不可预知性,传统的运行维护方式已经无法满足日益增长的需求。因此,研发智能诊断系统成为提高特高压换流站运行效率和可靠性的必然选择。本文基于深度学习和机器学习算法,浅谈一下特高压换流站智能诊断系统的设计思路与实现路径。

光伏风力新能源用节约型倍容量导线

为了减少碳排放量,控制地球温度的上升,需要将煤、石油、天然气等传统能源发电方式转向光伏、风力等新能源发电。同时,为了降低新能源发电成本,输电线路用导线将采用增容导线。高强度高导电低弧垂(HHS)导线是为了保证输电线路具有安全、节能、节材、节地、高效等优异特性而研制的一种新型增容导线。文中介绍了HHS导线的增容工作原理、原材料的选择与处理、增容方法与制造技术,以及应用范围和前景等,可为领域内的应用研究提供参考。

碳线圈阵列的无催化剂制备与微波吸收性能

轻质高性能碳基吸波材料的高效低成本制备是一个巨大的挑战。研究以生物质体内的维管束为模板,在无催化剂条件下成功制备了一种新型碳微米线圈阵列吸波剂。这种碳微米线圈阵列由碳微米线圈取向排列而成,包含有大孔通道、螺旋狭缝孔以及表面微孔构成的分级多孔结构。这种独特的多孔阵列结构体现了良好阻抗匹配性,有利于入射电磁波充分进入吸波体内部,增大电耦合和磁耦合作用面积,同时增加电磁波的反射和散射损耗路径,有利于电磁波吸收损耗。碳线圈表面富氧官能团提高了丰富的极化中心,增强了微波吸收的极化损耗。吸波性能结果表明,碳微米线圈阵列是一种轻质、强吸收的微波吸收体,在填料比为10%(质量分数)时,其最大有效吸收带宽(f_(e))可达5.5 GHz;而填料比为15%(质量分数)时,最大反射损耗(RL_(min))为-45.09 dB。这种维管束基碳线圈阵列的无催化剂制备方法可以在其他生物质中应用。

碳包裹氮化铁复合材料的制备及微波吸收性能

【目的】研究不同氮化铁复合材料Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C的微波吸收性能。【方法】通过水热法合成金属有机骨架材料(MOFs),经过氮化处理得到Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C复合材料;采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、超高分辨扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、高分辨透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、拉曼光谱(Raman spectra,Raman)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等技术表征、定性Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C的结构、形貌以及成分变化,结合矢量网络分析(vector network analyzer,VNA)和振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer,VSM)定量分析Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C对微波的反射损耗能力以及磁性能。【结果】Fe_(2)N@C和Fe_(4)N@C因介电常数远大于磁导率,导致阻抗匹配失衡,而Fe_(3)N@C介电常数和磁导率相近,存在较好的阻抗匹配,涂层厚度为2 mm的样品,小于反射损耗为−10 dB的有效吸波宽带达到的频率为2.4 GHz,在频率为9.1 GHz处最小的反射损耗为−14.1 dB。【结论】3种氮化铁的相结构和碳层的缺陷程度不同,氮化铁核与碳壳的导电性不同,会在界面间出现电荷聚集,引起界面极化,导致Fe_(2)N@C和Fe_(4)N@C的介电常数增大,使得Fe_(2)N@C和Fe_(4)N@C中的介电常数远大于磁导率,最终导致阻抗匹配失衡,具有较差的吸波性能。

复合吸波材料的研究进展

隐身复合吸波材料在军事、民用领域应用广泛,不仅可以为武器装备的隐身提供关键材料,而且可以用来避免电磁辐射污染.理想的吸波材料的要求是涂层薄、重量轻、吸波频带宽、吸波性能强.本文针对隐身复合吸波材料的应用进行了综述,首先简单介绍雷达吸波材料及其吸波方式,其次较详细地介绍了铁氧体、磁性金属、碳系材料、导电聚合物、超材料等隐身复合吸波材料的结构性质、电磁性能和每种材料在隐身复合吸波材料领域中的应用.相较单一材料,复合材料引入多种损耗机制,具有更好的磁损耗和介电损耗,兼顾良好的吸波性能和拓宽的应用范围.最后指出了雷达隐身复合吸波材料的发展趋势.

双损耗Al_(2)O_(3)基多孔吸波材料的制备及其吸波性能

基于片状Al_(2)O_(3)陶瓷互锁结构强度高的特点,制备出夹杂石墨的高气孔率的Al_(2)O_(3)多孔陶瓷,并通过原位还原在多孔骨架中制备出Ni微粒,形成一种轻质的双损耗陶瓷基吸波材料。通过XRD、FE-SEM和EDS研究了还原温度对多孔吸波材料的组成、微观形貌、元素分布和吸波性能的影响。结果表明,还原温度升温至700℃可将多孔网络中Ni完全还原,形成以堆叠互锁Al_(2)O_(3)为基,夹杂片状石墨和孔表面覆盖Ni微粒的双损耗轻质吸波材料。当复合材料厚度为6.5 mm时,最小反射损耗为-35.01 dB,有效吸收带宽达到1.75 GHz。片状Al_(2)O_(3)锁定的石墨片构筑的导电网络,Ni微粒与基体之间的极化效应等共同促进复合材料良好的微波吸收性能。

氧化时间对FeSiAl合金粉末组织与电磁性能的影响

以FeSiA合金粉末为原料,研究空气中500℃下不同氧化时间对FeSiAl合金粉末微观组织和电磁性能的影响。结果表明:随着氧化时间的延长,FeSiAl合金粉末颜色由深灰色向土黄色转变,表面微观形貌无明显改变。氧化5 h后,粉末表面出现Fe_(3)O_(4),随着氧化时间进一步增加至10 h,Fe_(3)O_(4)逐渐转变为Fe_(2)O_(3)。FeSiAl合金粉末表面氧化层主要包含Fe^(2)O_(3)、SiO_(2)和Al2O_(3)。粉末介电常数和磁导率的实部随着氧化时间的增加呈上升趋势,介电常数的虚部和磁导率虚部无明显变化。

大扫描角度下具有极化不敏感特性的超宽带频率选择吸收体

提出了一款具有斜入射稳定特性的超宽带极化不敏感人工电磁吸收结构,与传统结构相比,随着入射角的增大,吸收性能恶化程度大大降低。为了获得宽带和极化不敏感的吸收特性,通过采用两层混合电磁谐振模式的周期结构有耗层与一层反射底板组成的三层吸收结构,设计了电磁波斜入射时最佳的阻抗匹配行为,并利用等效电路模型分析了结构的工作机理。结果表明,该吸收体在60°入射角下仍具有稳定的吸波性能,吸收带宽达到了143.2%,而且在不同极化入射下得到了几乎一致的频率响应。

一种双层圆孔阵列全介质超表面完美吸收器

入射电磁波在刻有周期性圆孔阵列的介质基板上激发的电偶极子和磁偶极子处于简并临界耦合状态时,能够实现全介质惠更斯超表面的完美吸收。然而,完美吸收需要介质基板的损耗处于一个临界值,这在由同一种组分构成的基板材料中很难实现。本文提出材料损耗相差较大的两种介质基板的叠层组合结构实现惠更斯超表面的完美吸收。实验结果表明,1 mm厚的磁性复合材料吸波片叠放在4 mm厚的聚四氟乙烯陶瓷复合材料基板上形成的双层结构,当其上刻有周期和直径分别为20 mm和17 mm的圆孔阵列时,能够吸收频率为9.68 GHz入射电磁能量的92.4%,与吸收率为99.6%的电磁仿真结果基本一致。双层圆孔阵列全介质完美吸收超表面具有重量轻、结构简单以及金属超表面不可比拟的诸多特性,在电磁隐身和屏蔽的应用中能发挥重要作用。

稀土Eu^(3+)掺杂对SnO_(2)薄膜光学和电学性质的影响

基于旋涂法制备了Eu^(3+)掺杂的SnO_(2)薄膜,并通过紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、电流-电压测试和原子力显微镜(AFM)等对样品的光学性质、电学性质和表面形貌进行了表征。研究发现,在200nm~380nm的波长范围内,掺杂15at%Eu^(3+)的SnO_(2)薄膜光吸收率最高;在380nm~700nm的可见光范围内,掺杂15at%Eu^(3+)的SnO_(2)薄膜光透射率较强,掺杂20at%Eu^(3+)的SnO_(2)薄膜光吸收率最强。随着Eu3+掺杂浓度的增加,SnO_(2)薄膜的电阻增加,表面的平均粗糙度显著降低。

新型石墨烯改性电磁屏蔽硅橡胶材料的制备、性能与机理研究

本研究分别选择单层石墨烯(SLG)和少层石墨烯(FLG),并通过溶液分散法制备出两种高浓度石墨烯-硅橡胶母料;与导电银粉等助剂复配,后经机械共混法制备出两种石墨烯改性电磁屏蔽硅橡胶材料。结果表明,FLG改性提升导电银粉填充硅橡胶材料(GX/AA)的拉伸强度和拉断伸长率,而SLG改性则呈劣化趋势;SLG和FLG改性均明显提升GX/AA的导电性能;石墨烯改性电磁屏蔽硅橡胶材料在1.0×10-4~18 GHz频段内的电磁屏蔽效能均大于60 dB,最高可达78 dB。相互搭接的二维石墨烯片层起到桥联导电粒子的作用,形成的致密导电网络可以有效抵消外磁场,还可以增加电磁波在层间的多次反射和吸收损耗,进而提高材料电磁屏蔽效能。

嵌有超小CeO_(2)纳米粒子的碳纳米纤维的制备及其吸波性能

采用静电纺丝结合后续热处理制备了均匀镶嵌超小CeO_(2)纳米颗粒的碳纳米纤维(CeO_(2)@CNFs)复合材料,研究了CeO_(2)含量对其电磁特性及吸波性能的影响和作用机制。结果表明,随CeO_(2)含量的增加,复合材料的介电损耗及电磁衰减能力降低,但阻抗匹配得到有效改善,吸波能力呈先增强后减弱趋势。CeO_(2)含量约为24.6%(质量)的CeO_(2)@CNFs-2样品因电磁衰减能力与阻抗匹配的更好平衡而表现出最好的吸波性能。当在石蜡基质中的填充量仅为10%(质量),厚度为3.0 mm时,最小反射损耗(RL)值达到-45.4 dB,RL低于-10 dB的有效吸收带宽为5.6 GHz(9.1~14.6 GHz),可覆盖约75%的X波段和45%的Ku波段。CeO_(2)@CNFs-2的吸波强度是纯CNFs的3.1倍,说明CNFs和CeO_(2)两者的协同作用能有效提高该复合体系的吸波性能。

电老化对XLPE海底电缆绝缘性能影响

交联聚乙烯(XLPE)海底电缆的绝缘性在电场作用下会逐渐老化,从而影响海上输电系统的稳定性。为深入理解XLPE海底电缆绝缘电老化特性,分别在电场强度E=30 kV/mm及E=28 kV/mm下进行1000 h的XLPE薄片电老化实验,统计在交流电场作用下XLPE的击穿时间并对老化前后样本进行电气和理化性能测试。结果表明,在电应力作用下,XLPE内部绝缘薄弱处会产生微孔等缺陷,随老化时间增加,材料内部缺陷数目逐渐增多,缺陷尺寸生长有所增大;此外,电老化前后XLPE击穿强度与内部晶体结构变化并不明显。不同XLPE样本击穿时间分散性较大而其击穿场强较为接近,与击穿强度测试实验相比,恒定电压幅值作用下的电压耐久性实验可更好地反映材料绝缘状态。

“广义匹配规律”在多涂层吸波材料设计中的应用

应用广义匹配规律(GML)给出了多涂层吸波材料的功率反射率公式,定义了广义匹配规律的匹配常数M,并讨论了匹配常数M与功率反射率RP、百分比功率反射率RbP、涂层厚度d、相对介电常数εr、相对磁导率μr的关系.指出随着厚度d的增大,当M>1时,RbP开始时下降迅速,然后很快趋于0;当M<1时,RbP开始时下降迅速,随后出现振荡并随d的增大而趋于某一定值,但当M<1且介质和空气的阻抗完全匹配时,振荡消失;M=1时为临界情况.另外指出,在d很小且1≤μ′r≤4的要求下,要使RP有较大的分贝数,M应取大于1的值,而且发现优化ε″r对RP的提高并不明显,而优化μ″r则是主要的,这也证明了全貌分析方法提出的观点.