P波段镍锌铁氧体复合材料电磁吸收性能研究

超远距离探测雷达主要使用了P波段雷达波,铁氧体、金属微粉等传统吸波材料对P波段雷达波的吸收效果不理想。基于有效媒质理论,制备了镍锌铁氧体与铁粉的复合材料作为吸波材料,提升P波段电磁波的吸波效果,并分析讨论了镍锌铁氧体与铁粉不同配比对复合材料在P波段的电磁参数及吸波性能的影响。结果表明:随着铁粉含量增加,复合材料的介电常数逐渐增大,磁导率逐渐降低;当铁粉的质量分数为20%,厚度为10mm,所制得的复合材料的吸波性能最好,其在700~880M Hz反射损耗小于-20 d B。镍锌铁氧体与铁粉的复合材料体现了对P波段电磁波吸收和屏蔽作用的潜力。

基于钒钛磁铁矿尾矿的发泡陶瓷制备及性能研究

攀西地区铁尾矿的大量堆积严重污染了当地的生态环境。固废基发泡陶瓷吸波材料在解决铁尾矿堆积问题的基础上,推进了发泡陶瓷在吸波材料领域的应用。通过正交试验探索了烧结温度、保温时间和发泡剂掺量对发泡陶瓷物理性能的影响,并综合分析得出优选烧结方案:烧结温度为1190℃,保温时间为60 min,发泡剂掺量为质量分数0.3%。依照此方案制备的发泡陶瓷体积密度为0.23 g/cm^(3),体积吸水率为0.76%,抗压强度为0.73 MPa,导热系数为0.06 W/(m·K),孔隙率为89.89%。在正交试验制定的工艺基础上,探索了试样厚度对发泡陶瓷吸波性能的影响。研究结果表明:在烧结温度1170℃,吸波剂掺量为质量分数30%时,厚度为15 mm的发泡陶瓷吸波性能最优,在0.5~18 GHz的频率范围内反射损耗降低至-28.58 dB,显示出2.35 GHz的有效吸收带宽。该研究为钒钛磁铁矿尾矿的资源化利用和发泡陶瓷在吸波材料方面的运用提供了参考。

填充超高比例Fe SiAl的纸状复合电磁吸波材料研究

磁性颗粒的片状化、一致取向和高填充比是提高其复合材料复磁导率的直接方法。然而提高其填充比造成的机械性能下降、复介电常数升高的问题一直困扰着国内外学者。为解决这一难题,向非导电网状基体中填充超高比例一致取向的片状磁性颗粒是有效的途径。抽滤沉降法是有着简单的工艺和设备的流体力学方法,该方法实现了Fe SiAl片状颗粒在纤维素纳米纤维基体中的良好分散、一致取向和12. 5∶1~20∶1超高质量填充比。所得的纸状复合材料在该范围内获得了16-11. 5j的高复磁导率,而复数介电常数控制在300-100j以下。经计算1 mm厚度纸状复合材料样品的理论反射损耗在整个L波段达到-5. 6 d B,L波段吸波效果在该厚度下非常优秀。抽滤沉降法则为高形状比的纤维状和片状颗粒的复合材料制备提供了方法和新思路。

基于石墨烯的宽频带可调谐雷达吸波材料研究

提出了一种宽频带可调谐雷达吸波材料,并分析了电磁-热能转换机制。在衬底表面添加一层薄而高介电的偏压层,通过施加外加偏压改变石墨烯的化学势,从而实现了GHz频段吸波性能的动态调控。计算结果表明,没有外加偏压作用时,在7.8~21.2 GHz频率范围内的吸收率大于90%,提高外加偏压可使吸收峰移向低频移动;功率为0.5 W的电磁波垂直入射时,谐振频点处由于电磁损耗使石墨烯表面温度升高至71℃。该吸波材料兼具了宽带吸波与可调谐特性,有望在RCS缩减、自适应隐身等领域发挥重要作用。

不同形状特征的碳基复合材料吸波性能分析

基于短切碳纤维、碳纳米纤维、石墨烯及炭黑,分析研究碳基复合材料中吸收剂形状比对电磁特性,尤其是吸波性能的影响。采用矢量网络分析仪测试基于不同形状比吸收剂形成碳基复合材料的电磁参数,并且计算出样品理论反射损耗。结果发现,随着频率的增加,碳基复合材料的介电常数逐渐减小;碳纳米纤维样品厚度为2 mm,在8 GHz时反射损耗达到-8 d B;炭黑与石墨烯质量比为1∶1时,在0. 5~12. 8 GHz频段内损耗角正切tanδ随频率的增大而增大且样品厚度为2mm时,其在12~16. 2 GHz反射损耗小于-10 d B,且在12. 8 GHz时反射损耗达到-22. 5 d B。通过对不同形状比吸收剂形成碳基复合材料的电磁参数分析,发现具有一定长径比或较大比表面积的吸收剂复合有利于提升碳基复合材料的吸波性能。

柔性红外吸波材料的设计及制备

当今红外吸波材料在红外热成像、红外探测、红外致冷等方面都有广泛的应用。并且随着微细加工工艺的进步,红外吸波材料正在向着柔性方向发展。传统柔性红外吸波材料在制备过程中工艺繁琐,本文利用磁谐振机理设计了一种柔性红外吸波结构材料,并使用CST软件模拟分析该材料结构的参数对吸波效果的影响。结合光刻工艺、电子束蒸发镀膜工艺和剥离工艺制备了这种柔性红外吸波材料,该设计方案能够简化传统柔性红外吸波材料的制备工艺。最后使用扫描电子显微镜和光学显微镜对柔性红外吸波材料进行形貌测试,并且利用红外光谱仪对柔性红外吸波材料进行红外吸收性能测试。结果表明:使用该种方案制备的柔性红外吸波材料在9.4μm处具有82%的吸收效率,与仿真结果吻合。

多壳层FeSiAl@SiO_(2)@C的制备与耐蚀电磁性能研究

具有较高磁导率和饱和磁化强度FeSiAl合金(FSA)粉末在微波吸收材料中占据重要地位,但较差的抗盐雾腐蚀性能限制其在极端环境(海洋和湿热等)中的进一步应用。为此,采用Stober工艺和催化化学气相沉积技术依次在FSA表面原位沉积SiO_(2)和碳层而获得了多壳层FSA@SiO_(2)@C复合结构,并研究其耐蚀电磁性能。结果表明,SiO_(2)层和碳层均匀地包覆于FSA表面,并与基体紧密结合,SiO_(2)层厚度约为100 nm,碳层厚度约为5 nm。SiO_(2)@C多壳层结构将FSA的腐蚀速率从2.66×10^(-12) m/s降低至1.52×10^(-12) m/s,显著提升了FSA的抗盐雾腐蚀性能。当匹配厚度为3 mm时,FSA@SiO_(2)@C复合结构的吸收性能相较于FSA明显提升,吸收带宽从4.2 GHz拓宽到5.84 GHz,RL_(min)为-21.65 dB(7.41 GHz),小于纯FSA的-19.03 dB(5.93 GHz)。多壳层复合结构可显著提升FSA的耐蚀和微波吸收性能,为抗腐蚀、高效吸波多功能磁性金属吸波材料提供了一条可行的设计思路。

基于垂直镜面RCS减缩的周期结构弯曲性能探究及设计

超材料技术越来越多地应用于雷达散射截面(RCS)减缩领域,但简单均匀结构加载在曲面目标上会出现减缩性能不稳定的问题。因此,利用CST仿真软件对电磁波入射到弯曲面情况模拟仿真,初步总结了弯曲状态下正方形周期结构RCS的性能变化规律及其原因。由于它的谐振条件被破坏,场分布不均匀,导致弯曲状态下RCS性能恶化。于是,提出了一种方环均匀结构,在不引入复杂图形的基础上,可在弯曲状态下保持RCS减缩性能的稳定。结果表明,目标体弯曲度在0°~40°,方环均匀结构在11.7~15.4 GHz内可以保证RCS减缩性能的稳定。