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水泥基复合吸波材料

熊国宣  
【摘要】:早在20世纪30年代,国外就开始了雷达吸波材料的研究与应用,经过几十年的发展,一些成果已应用于军事领域。这些吸波材料主要是做成涂层材料和结构型材料后用于运动军事目标,而应用于地面固定军事目标(如机场、掩体、指挥所等)的结构型吸波材料的研究却鲜见报道,仅有少量的关于水泥基电磁屏蔽材料的研究报道。而水泥是用来制作地面固定军事目标和军事设施的主要建筑材料,为提高这些地面军事目标干扰雷达探测的能力,开展水泥基复合吸波材料的研究将具有重要的军事意义与学术价值。此外,随着经济的快速发展,电磁辐射污染已成为继大气污染、水污染和噪音污染之后的第四污染源,对人类的身体健康带来严重威胁。针对民用建筑物对电磁波的防护要求,采用水泥基复合吸波材料是解决电磁波辐射危害的一种有效途径之一。因此,研究水泥基复合吸波材料在军事和民用方面都具有非常重要的意义。 水泥基复合吸波材料的设计原理与普通吸波材料一致,即吸波剂本身的性能在很大程度上决定着水泥基复合材料的吸波性能好坏。通过对已探明具有吸波功能的羰基铁粉、铁氧体及部分纳米材料、碳纤维等吸波剂在水泥基材料中的应用研究,探讨了这些吸波剂与水泥组分的相容性和水泥基复合材料吸波性能优劣的原因,发现纳米TiO_2、铁氧体等吸波剂与水泥组分具有很好的相容性,且在8~18GHz频率范围内具有较好的吸波性能。 分别研究了纳米TiO_2和铁氧体吸波剂在水泥中的分散工艺、吸波剂掺量、试样厚度、胶凝材料品种等因素对水泥基复合材料的吸波性能影响,研究了水泥掺杂纳米TiO_2复合吸波材料和水泥掺杂铁氧体复合吸波材料的力学性能;分别研究了水泥掺杂纳米TiO_2复合吸波材料在2~18GHz(S、C、X和KU)与18~26.5GHz(K波段)波段和水泥掺杂铁氧体复合吸波材料在8~18GHz(X和KU)波段的吸波兼容性能及其长期吸波性能。结果表明:掺5%纳米TiO_2的水泥基复合吸波材料的最小反射率为-16.26dB,反射率小于-10dB的连续带宽达4.5GHz,反射率小于-5dB的连续带宽达到21.1GHz,在X、KU和K三个波段具有较好的吸波兼容性能,且长期吸波性能稳定;该复合吸波材料的28d抗折和


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