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《武汉理工大学》 2007年
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纳米铁粒子改性玻璃/酚醛防热复合材料研究

毛克祥  
【摘要】: 近年来,隐身材料作为实现武器装备和作战平台雷达隐身的一个有效和经济的重要技术手段,引起各军事强国的强烈兴趣。但目前传统的隐身材料一般采用涂料形式喷涂在产品表面,因此有使用温度低的缺点,无法满足导弹这类在飞行中剧烈摩擦生热的武器的使用要求;导弹武器系统的发展对导弹武器用隐身材料提出迫切需求。考虑到纳米铁粒子作为一种新型的吸波剂材料和增强增韧材料,当与导弹外壳防热材料结合,不仅能够在大幅度提高外壳防热材料物化性能的同时,有望用它设计出结构简单、隐身频段宽的导弹隐身外壳。为此,本文应用非水微乳液合成技术制备了两种不同表面属性和粒径的纳米铁磁性粒子,并用它们作为填充材料,对玻璃/酚醛防热复合材料进行改性,研究了纳米铁磁性粒子的表面属性、粒径、填充含量对复合材料的物理性能、机械性能和雷达波吸收性能等材料特性的影响规律,结果如下: 1)随纳米粒径的增大,当纳米粒子表面为MP时,改性复合材料的抗拉强度和弹性模量先增加后减少,在100nm处时分别到达极值171.9MPa和15.9GPa;弯曲强度、层剪强度、线烧蚀率逐渐降低;压缩强度、热导率和比热容变化不明显;当纳米粒子表面为双端氨基聚氨酯(ATPU)时,改性复合材料的抗拉强度、弯曲强度、层剪强度逐渐降低;线烧蚀率逐渐增大;弹性模量有下降趋势;压缩强度变化不大,先上升后下降;热导率和比热容变化不明显; 2)增加纳米铁粒子的含量,改性复合材料的密度有增加的趋势;抗拉强度先升高再降低,在5%出现最大值171.9MPa;弯曲强度、弹性模量、压缩强度逐渐增加;层剪强度、线烧蚀率、热导率逐渐降低。 3)随粒子粒径的减小,改性复合材料介电常数略有增加,并在X波段出现共振峰且向高频移动。随粒子填充量增加,复合材料介电常数增加,X波段的共振峰强度增加,同时略向高频移动。通过计算机的模拟和改性复合材料平板试样的实际测量,结果表明,适量的磁性纳米金属铁粒子添加到复合材料中,可以实现部分隐身功能,5%含量改性复合材料的微波衰减在8GHz~16GHz达到-3dB~5dB,初步实现了部分吸波隐身功能,表明该结构-功能一体化隐身-防热复合材料设计制备具有可行性和工程实用性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB332

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