收藏本站
《天津大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

磁性化碳纤维电磁波吸收材料的制备与性能研究

王雷  
【摘要】:随着电子设备的广泛应用带来的电磁污染问题和军事领域对隐身材料的需求,电磁波吸收材料得到了快速发展。近年来,碳材料在电磁波吸收方面的研究受到越来越多的关注。本文以连续碳纤维为基体,通过电镀和热氧化法在其表面沉积磁性镀层,对磁性碳纤维的形貌、成分和电磁性能进行系统研究,探讨其理论吸波性能。最后选取合适的吸波剂,制备硅橡胶基吸波片材复合材料,研究其 实际吸波性能。采用传统电镀法在碳纤维表面制备FeCo合金镀层,在不同温度下获得了不同的合金镀层形貌,随温度升高依次为片状、点状和锥状。镀层合金晶体结构均为Co3Fe7,厚度为0.5-1.0μm。制备磁性碳纤维/石蜡复合材料,研究其2-18 GHz频率段内的电磁参数,进而计算理论吸波值。结果发现不同温度下的产物介电常数差异比较大,而磁导率相近,较高的介电常数使吸波性能明显下降。降低复合材料中磁性碳纤维的质量分数后,其介电常数降低,获得了良好的吸波性能。 为了进一步提高磁性碳纤维的吸波性能,首先利用热氧化法在FeCo合金镀层中引入Fe和Co的氧化物,350℃氧化下的产物具有较高的磁导率,在高频范围内改善了阻抗匹配性能,使高频小于-10 dB的有效频宽达到5 GHz。其次结合电镀和热氧化法制备出CuO/FeCo合金/碳纤维双镀层磁性材料,镀层表面生成纳米柱状CuO,产物表现出铁磁性,在保持低的介电常数的同时,双磁性镀层增大了材料的磁导率,提高了阻抗匹配性能,在中高频表现出优异的理论电磁波吸收性能,最大值为-47.6 dB,厚度降低至1.6 mm。该吸波剂独特的微米级三层结构有利于电磁波的进入和内部多次反射,从而增大电磁波损耗。 以甲基乙烯基硅橡胶为基体,羰基铁粉和短切FeCo合金/碳纤维磁性材料为复合吸波剂,制备出贴片型吸波复合材料。SEM结果表明吸波剂在复合材料中得到了良好的分散。在羰基铁粉含量为50%时,含量为2%和4%的磁性碳纤维即能大幅度提高复合材料的实际吸波性能,最大吸收值为-21.3 dB,有效频宽扩大至6.2 GHz。磁性碳纤维的加入降低了复合材料的体积电阻率和密度,提高了其拉伸强度,该复合材料有望成为一种吸波性能优良的轻质贴片型吸波材料。综上所述,利用电镀和热氧化法可以在碳纤维表面简单、高效的制备磁性合金和氧化物镀层,调节原始碳纤维的电磁参数,提高其理论吸波性能。短切磁性碳纤维作为吸波剂能有效提高硅橡胶基复合材料的实际吸波性能,在电磁波吸收领域具有良好的应用潜能。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB34

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘辉;高云雷;赵东林;沈曾民;;热处理对羰基铁粉磁性能和吸波性能的影响[J];安全与电磁兼容;2010年06期
2 霍彩红,何为,范中晓;碳纤维表面金属化工艺研究[J];表面技术;2003年06期
3 段海平;李国防;段玉平;刘顺华;;橡胶基复合吸波贴片的电磁性能研究[J];表面技术;2010年05期
4 王志强;张振军;范壮军;罗国华;魏飞;周健生;;碳纳米管/三元乙丙橡胶复合材料吸波性能的研究[J];材料导报;2010年14期
5 张丽芳,傅富强,任宝林,姜汉成;碳纤维电镀镍的研究[J];材料工程;1994年07期
6 刘旭光;王应德;王磊;薛金根;蓝新艳;;异形SiC纤维/羰基铁粉复合纤维束吸波性能[J];稀有金属材料与工程;2010年S1期
7 甘永学;易沛;陈汴琨;吴云书;;碳纤维电镀铜的研究[J];电镀与精饰;1988年04期
8 王睿;万怡灶;何芳;罗红林;蔡文廷;王燕;刘玉欣;;碳纤维连续镀镍生产工艺及其屏蔽复合材料[J];复合材料学报;2010年05期
9 何燕飞;龚荣洲;王鲜;李享成;何华辉;;橡胶片型吸波材料硫化特性研究[J];功能材料;2006年03期
10 唐谊平;刘磊;赵海军;朱建华;胡文彬;;短碳纤维增强铜基复合材料制备新工艺[J];机械工程材料;2006年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 丁文皓;于名讯;朱洪立;宋宇华;姜兴三;;EP/SCF吸波涂层的介电性能和吸波效果研究[J];工程塑料应用;2008年05期
2 张积桥;杨玉国;朱红;郭洪范;;正交排布碳纤维材料的电磁防护性能研究[J];安全与电磁兼容;2008年01期
3 赵东林;高云雷;沈曾民;;螺旋形碳纤维结构吸波材料的制备及性能研究[J];安全与电磁兼容;2009年06期
4 郭伟凯,李家俊,赵乃勤,郭新权;微量碳纤维平行排布吸波材料结构模型(Ⅰ)[J];兵器材料科学与工程;2004年04期
5 曾光群,康青,万步勇,沈志强,田什锦;碳纤维混凝土电磁特性的数值模拟[J];兵器材料科学与工程;2005年05期
6 王红霞;刘代志;陈仁松;;气相生长纳米碳纤维微波衰减性能研究[J];兵器材料科学与工程;2007年02期
7 周雪;崔晓冬;刘顺华;;纳米硫化锑复合材料吸波性能研究[J];兵器材料科学与工程;2007年02期
8 陈昕;潘功配;杨黎飞;赵军;曹传新;许进兴;;镀铜竹纤维的制备与8mm波衰减性能研究[J];兵器材料科学与工程;2007年04期
9 沈国柱;徐政;李轶;;短切碳纤维复合材料对8mm波吸收性能研究[J];玻璃钢/复合材料;2006年03期
10 翟青霞;黄英;苗璐;陈颖;;树脂基复合吸波材料在航空、航天中的应用[J];玻璃钢/复合材料;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 刘杰;田宇黎;郭云霞;梁节英;;PAN基碳纤维表面电化学改性的研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
2 刘新;王荣国;刘文博;杨玉蓉;;异形截面碳纤维复合材料吸波性能研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
3 李明伟;郭广峰;李承斌;;矩型波导内活性炭吸波涂层吸波性能的研究[A];第十二届全国微波能应用学术会议论文集[C];2005年
4 苏彩娜;安茂忠;杨培霞;徐加民;谷红微;;离子液体电沉积铁钴合金工艺的研究[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年
5 商勇;王毓鹏;黄云霞;曹全喜;马格林;;微波吸收用纳米铁氧体制备过程影响因素分析[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
6 刘云芳;沈曾民;于建民;;活化碳纳米管的孔结构及微波吸收性能的研究[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
7 朱红;张积桥;杨玉国;郭洪范;;金属修饰碳纤维/环氧树脂复合材料制备及其电磁性能研究[A];中国化学会第26届学术年会化学生物分会场论文集[C];2008年
8 邹田春;赵乃勤;师春生;郭伟凯;;微量碳纤维/树脂复合吸波材料的研究[A];国际材料科学与工程学术研讨会论文集(上册)[C];2005年
9 商勇;王毓鹏;黄云霞;曹全喜;马格林;;微波吸收用纳米铁氧体制备过程影响因素分析[A];第四届全国磁性薄膜与纳米磁学会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘云芳;化学气相催化裂解法制备纳米碳管及其应用研究[D];北京化工大学;2005年
2 熊国宣;水泥基复合吸波材料[D];南京工业大学;2005年
3 李学锋;碳纳米管的高分子修饰及其性能[D];华中科技大学;2005年
4 张辉;红外迷彩伪装织物研究与实践[D];东华大学;2006年
5 周明善;用于毫米波无源干扰的石墨层间化合物研究[D];南京理工大学;2007年
6 张雪峰;纳米复合粒子的合成及电磁响应特性研究[D];大连理工大学;2008年
7 王新雷;碳素纤维/聚合物复合材料电性能及PTC行为研究[D];吉林大学;2008年
8 邹田春;活性碳纤维(毡)/环氧树脂吸波复合材料的设计与吸波性能的研究[D];天津大学;2007年
9 晁坤;四针状氧化锌晶须雷达吸波涂层的优化设计与机理分析[D];西南交通大学;2008年
10 周廷栋;FeSiAl片状微粉的制备、结构及性能研究[D];电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈利阳;环氧树脂基吸波涂层的电磁性能研究[D];大连理工大学;2010年
2 魏雪娇;Co/SiO_2复合粉体制备及电磁性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 甘治平;高效薄层微波吸收涂层材料的计算机优化设计[D];武汉理工大学;2002年
4 唐德文;YG系硬质合金表面火焰法沉积复合碳材料[D];广东工业大学;2003年
5 柏乃勇;金属—碳系复合电特性功能膜制备研究[D];扬州大学;2002年
6 郭伟凯;碳纤维排布方式对结构吸波材料吸波性能的影响及其机理分析[D];天津大学;2004年
7 李政;碳纤维/镀铜石墨—铜复合材料组织与性能研究[D];合肥工业大学;2004年
8 贺文彪;纳米TiO_2光学特性及其在电磁屏蔽吸收材料中的应用[D];南京理工大学;2004年
9 肖钢;多层吸波材料计算设计及优化研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
10 刘登友;以电沉积金属为催化剂的一维碳材料气相生长研究[D];湖南大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 龙沁,谢克难,游贤贵,康明;液相还原法制备超细钴粉的新工艺研究[J];四川有色金属;2004年02期
2 何芳;万怡灶;黄远;李皓;王玉林;;ABS/镀镍碳纤维复合材料电磁屏蔽特性研究[J];工程塑料应用;2007年05期
3 赵东林,沈曾民;炭纤维结构吸波材料及其结构设计[J];兵器材料科学与工程;2000年06期
4 赵东林,周万城;结构吸波材料及其结构型式设计[J];兵器材料科学与工程;1997年06期
5 赵东林,周万城;涂敷型吸波材料及其涂层结构设计[J];兵器材料科学与工程;1998年04期
6 陈利民,亓家钟,朱雪琴,葛副鼎;纳米γ-(Fe,Ni)合金颗粒的微观结构及其微波吸收特性[J];兵器材料科学与工程;1999年04期
7 庹新林,王伯羲;碳纤维表面镀铜的研究[J];北京理工大学学报;1999年05期
8 许健翔,张巍;短切导电纤维填充的复合材料吸波性能研究[J];玻璃钢/复合材料;2002年04期
9 林鸿宾;陆万顺;;电磁屏蔽原理及电磁屏蔽玻璃[J];玻璃;2008年03期
10 余洪斌,赵振声,聂彦,邓联文;一种多晶铁纤维的表面改性方法[J];表面技术;2002年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘旭波,肖耀福,史或芳;Nd_4Fe_(77.5)B_(18.5)纳米晶合金的组织和磁硬化方式探讨[J];中国稀土学报;1997年03期
2 夏振海;李华伦;毛志英;彭和宜;周尧和;;碳纤维涂覆SiO_2新工艺及涂层特性[J];复合材料学报;1989年04期
3 蒋齐生;;RK公司新建一座碳纤维工厂[J];炭素技术;1984年06期
4 王盛水;朱立群;李亚琴;;碳纤维表面镀镍钛合金对碳—铝界面性能的影响[J];航空制造技术;1983年03期
5 林宏云,刘杰;碳纤维表面改性及进展[J];炭素;1985年04期
6 乐精华;铸造不锈耐酸钢的磁性分析[J];阀门;1997年01期
7 王连生,沈庆度;微波吸波屏防护装置[J];劳动保护;1984年08期
8 ;碳纤维及无机纤维[J];化纤文摘;1994年06期
9 王秀艳;;碳纤维表面化学处理[J];宇航材料工艺;1980年05期
10 冯春祥;;碳化硅涂复碳纤维[J];新型炭材料;1987年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林云;林展如;干久志;;轻质金属有机高分子吸波剂(OPA)及其RAM的性能研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
2 张玉龙;王喜梅;李萍;;吸波隐身材料及其制品的设计与制造[A];中国化学会第二届隐身功能材料学术研讨会论文集[C];2004年
3 吴键;陈重;;吸波结构材料工程化制作技术[A];中国化学会第二届隐身功能材料学术研讨会论文集[C];2004年
4 王柏臣;马克明;崔贵玲;;碳纤维表面等离子体处理对RTM复合材料性能的影响[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
5 张玉龙;李长德;杨淑丽;;纳米隐身材料研究进展[A];中国化学会第二届隐身功能材料学术研讨会论文集[C];2004年
6 冯永宝;丘泰;张军;;硅烷偶联剂对EPDM/M型钡铁氧体吸波贴片微观结构和力学性能的影响[A];中国化学会第二届隐身功能材料学术研讨会论文集[C];2004年
7 王红梅;;视黄基席夫碱盐的吸波性能研究[A];第三届全国有机化学学术会议论文集(上册)[C];2004年
8 何显运;张兴华;周彦豪;;吸波材料的研究进展[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
9 罗发;周万城;焦桓;赵东林;;莫来石陶瓷的制备,微波介电特性及其对材料吸波性能的影响[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
10 葛凯勇;王群;张晓宁;毛倩谨;周美玲;;超细镍粉制备及其在吸波材料中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 江照军 张行勇;陕西纳米吸波材料项目获突破[N];科学时报;2009年
2 赵鸿汉;青岛佰世坤成功开发玻璃钢隔声吸波屏障[N];中国建材报;2008年
3 ;B-2隐身轰炸机应用隐身材料实例[N];中国化工报;2002年
4 总后勤部军需装备研究所 施楣梧;新型纤维扮“靓”纺织[N];中国纺织报;2005年
5 西高;华捷科技 刮起中国功能性服装的旋风[N];中国高新技术产业导报;2005年
6 ;B-2隐身轰炸机应用隐身材料实例[N];中国化工报;2002年
7 张晓燕 叶秋;2008:台三军想全部隐形[N];中国国防报;2007年
8 毛卫民;新型宽频纳米复合吸波材料的研究[N];中国高新技术产业导报;2002年
9 张小明;电磁波防护材料市场前景诱人[N];中国电子报;2000年
10 记者 张兆军;“有机纳米功能材料”研究获重大成果[N];科技日报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟繁宗;荧光磁性纳米微球的制备、表征及其初步应用[D];东北大学;2009年
2 郭慧;碳纤维表面能、表面粗糙度及化学组成的表征[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 张敏;碳纤维增强树脂基复合材料界面结合强度关键影响因素研究[D];山东大学;2010年
4 赵峰;含纳米组元界面相对碳纤维/环氧复合材料界面性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 杜恭贺;石墨烯及其掺杂体系电子结构性质的理论研究[D];西北大学;2010年
6 杨庆凤;含羧酸与氮杂环配体的配位聚合物的合成、结构及性能[D];吉林大学;2009年
7 范晓明;机敏混凝土的压敏性及钢筋腐蚀与防护机理研究[D];武汉理工大学;2009年
8 张晓宁;Fe-Ni软磁合金吸波材料的设计与制备[D];北京工业大学;2003年
9 张福华;碳纳米管/碳纤维多尺度增强体及其复合材料界面研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 李健;稀土溶液处理碳纤维填充热塑性聚酰亚胺复合材料摩擦学性能研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王雷;磁性化碳纤维电磁波吸收材料的制备与性能研究[D];天津大学;2012年
2 李庆振;磁性Fe_3O_4亚微米粒子的制备、修饰及应用研究[D];中南大学;2010年
3 宋晓琼;磁性负载纳米光催化材料的制备及性能研究[D];安徽大学;2011年
4 李伟;掺杂ZnO磁性薄膜制备的研究[D];天津理工大学;2011年
5 孙毅;碳纤维表面涂层制备研究[D];东北大学;2008年
6 欧阳洁;常压DBD等离子体处理及其接枝对碳纤维表面性能影响的研究[D];东华大学;2012年
7 闻雅;硼系催化剂改性制备聚丙烯腈基高强高模碳纤维[D];东华大学;2012年
8 李东东;超临界流体对碳纤维表面处理的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 赵学莹;国产碳纤维组织结构及其复合材料界面结构与性能表征[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 周振兴;常压等离子体对碳纤维的表面改性及其放电过程的数值模拟[D];东华大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026