铁纤维吸波材料等效电磁参数的预测和实验研究

【摘要】：铁纤维是一种新型的雷达吸波材料,基于形状的各向异性,它具有轻质、高μ、宽频率等特点,比传统吸波材料有更优异的吸波性能。国外的研究始于八十年代中期,目前已取得了突破性进展,研制出了性能优良的耐腐蚀的多晶铁纤维涂料,并且开始应用于实践。国内对铁纤维的研究也越来越重视,但对于如何控制多晶铁纤维涂料的等效电磁参数及优化设计还有待于进一步探索和研究。 本文采用强扰动理论作为分析等效电磁参数的工具,详细介绍了强扰动理论方程,并利用其建立数学模型。等效电磁参数的方程是一个耦合的非线性方程组,只能用迭代方法来解决。每个方程中四个相耦合地参数,并且每个参数都对应着两个未知量。用传统的迭代方法难以解决,所以本文提出用遗传算法进行优化,搜索全局解。根据所推导的计算公式,在vc 开发环境下,编写了程序。计算出混合媒质的等效电磁参数与纤维的长度、半径、浓度以及电磁场频率等之间的关系,并得出了一系列有用的规律。 在理论分析的基础上,进行了实验研究,对实验数据和理论数据进行比较。实验结果和理论数据吻合的较好,表明数学模型在实际应用中的合理性。但是由于条件的限制,吸收剂用的是不锈钢纤维,磁性比较弱,所以我们只考虑了介电常数的特性。 铁纤维吸收剂本身是导电材料。随着涂料中纤维长度、浓度的增加,相应的介电损耗较大,以至于不可能设计出较好的吸波材料,所以降低铁纤维吸波材料的介电损耗是铁纤维吸波材料实用化的关键技术,本文采用了包裹纤维作为吸收剂,通过实验研究,达到了预期效果。 本论文得到的计算结果和某些规律对涂层的设计有较大的参考价值。