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层板结构吸波复合材料吸波性能研究

冯彬  
【摘要】: 二十一世纪被称为是信息高科技社会,随着科学技术和军事高新技术的飞速发展,技术上对吸波材料的要求趋于强吸收、轻质、宽频、红外微波吸收兼容且综合性能好的方向发展,目前大量针对传统涂层吸波材料的改性研究(?)不能满足这一要求,而研制结构吸波材料是实现该技术要求的有效途径,鉴于复合材料具有轻质高强,可设计性等特性,因此本文研究具有吸波性能的多功能结构复合材料。本论文对石墨填充乙烯基树脂纤维增强单层结构复合材料、二氧化锰/石墨型双层结构复合材料、羰基铁粉/石墨型双层结构复合材料、纳米钡铁氧体/铁粉型双层结构复合材料以及二氧化锰/羰基铁粉/石墨型三层结构复合材料吸波性进行了研究。 通过对单层石墨结构复合材料吸波性能的研究发现,随着结构复合材料中石墨含量、材料厚度的增加,最大吸收峰均向低频方向移动。实验试样中最大反射率可达-16.8dB,有效带宽(R-10 dB)约3GHz,其结构为:石墨含量为15 Wt%,厚度为4.7mm。在研究上述单层吸波材料吸波性能的基础上,设计了以损耗能力相对较弱的二氧化锰或羰基铁粉为面层(匹配层),以损耗能力较强的石墨为底层(吸收层)的阻抗渐变结构的双层吸波材料,通过调整面层吸波剂含量来调整面层电磁参数,以达到双层吸波材料表面与空气界面的阻抗匹配,调整底层吸波剂含量达到对电磁波的最大衰减吸收,整体结构提高了吸收效率。本实验制备的试样中,在8-18 GHz范围内,二氧化锰/石墨型最大吸收为-12.3dB,有效带宽为1.8GHz,其结构为:面层二氧化锰为20Wt%,厚度为1.3mm;底层石墨为35Wt%,厚度为3.5mm;羰基铁粉/石墨型最大吸收为-20.1dB,有效带宽为7GHz,其结构为:面层羰基铁粉为20 Wt%,厚度为1.4mm;底层石墨为35 Wt%;厚度为3.4mm;在双层吸波材料的研究基础上又通过正交实验设计了二氧化锰/羰基铁粉/石墨型三层结构吸波材料,所探讨的最佳设计为:面层二氧化锰为30Wt%,中间层羰基铁粉含量为20Wt%,底层石墨含量为40Wt%时吸波性能最好,最大吸收为-29.1 dB,有效带宽为6.6 GHz。 纳米材料因具有许多独特的性能而成为吸波材料研究领域的一个热点,故本文最后研究了纳米钡铁氧体/铁粉双层吸波材料,并采用两种方法对纳米颗粒进行分散处理,所制备的吸波材料在26.5-40 GHz最大吸收为-7.1dB。 本论文是结构吸波材料的重要基础性研究,对结构吸波材料的深入研究奠定了基础,为后续工作的开展指明了方向,具有实际指导意义;研究的几种结构吸波材料,具有较好的吸波性能,具有一定的工程实用价值。


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