【2017年整理】吸波材料的制备及其研究方法.ppt

2016年5月13日;目录;;研究背景;吸波材料;非隐身材料与隐身材料比较示意图;吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 1）电阻型损耗，此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗，即导电率越大，载流子引起的宏观电流（包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流）越大，从而有利于电磁能转化成为热能。;吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 2）电介质损耗，它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制，即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。电介质极化过程包括：电子云位移极化，极性介质电矩转向极化，电铁体电畴转向极化以及壁位移等。;吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类： 3）磁损耗，此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗，此类损耗可以细化为：磁滞损耗，旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等，其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外，最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点; ; 将吸波涂料分散在有机高分子材料的黏结剂中，同时加入一些其它附加物，采用涂刷或喷涂方法加工，经常温固化形成涂层结构。该涂层适用于复杂曲面形体，且耐候性及综合机械性能良好。涂敷型吸波材料工艺简单、使用方便、容易调节。;(1)铁氧体吸波涂料：是把铁氧体分散在有机高分子材料的黏结剂中，同时还加入一些其它附加物。铁氧体可分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型。自然共振是铁氧体吸收电磁波的主要机制。自然共振是指铁氧体在不加外恒磁场的情况下，由入射的交变磁场和晶体的磁性各向异性等共同作用产生的共振。由于铁氧体既是磁介质又是电介质，具有磁吸收和电吸收两种功能，是性能极佳的吸波材料，与其它吸波材料相比，它还具有体积小、吸波效果好、成本低的特点。但它也具有密度大、高温特性差等缺点。;(2)超微磁性金属粉：磁性金属、合金粉末具有温度稳定性能好，磁导率、介电常数大，电磁损耗大，有利于达到阻抗匹配和展宽吸收频带等优点，是其成吸收材料的主要发展方向。而超微磁性金属粉材料就是将超细磁性金属粉末与高分子黏结剂复合而成，可通过多相超细磁性金属粉末的混合比例等调节电磁参数，达到较为理想的吸波效果。金属微粉吸波材料主要有两类：一是羰基金属微粉吸波材料；二是通过蒸发、还原、有机醇盐等工艺得到的磁性金属微粉吸波材料。金属微粉吸波材料微波磁导率较高、温度稳定性好，但抗氧化、耐酸碱能力差，远不如铁氧体；介电常数较大且频谱特性差，低频段吸收性能较差；密度较大。;(4)磁纤维吸波涂层：吸波涂层材料中所使用的球状磁性吸收剂很难满足装备对吸波涂层的苛刻要求。由铁、镍、钴及其合金制成的一种多层磁纤维吸波涂层，其中纤维可通过多种吸波机制来损耗微波能量，因而可在较宽频带内实现高吸收，且重量可减轻40-60%。其中，多晶铁纤维在微波低频段的吸波性能尤为突出。 (5)导电高聚物：导电高聚物具有共轭π电子的线形或平面形构型与高分子电荷转移给络合物的作用，其电导率可在绝缘体、半导体和金属态范围内变化，电磁参量依赖于高聚物的主链结构、室温电导率、掺杂剂性质、微观形貌、涂层厚度、涂层结构等。;(6)手性吸波材料：手性是指一种物质与其镜像不存在几何对称性，且不能通过任何操作使其与镜像重合。而手性吸波涂层是在基体树脂中掺和一种或多种具有不同特性参数的手性媒质构成。手性材料具有双各向同性的特性，其电场与磁场相互耦合。在实际应用中主要有两类手性物体：本征手性和结构手性物体。本征手性物体本身的几何形状即具有手性，如螺旋线等。目前研究的吸波手性材料是在基体材料中掺杂手性结构物质形成的结构手性复合材料。; 尽管涂覆型吸波材料已得到广泛应用，但其频带窄、易脱落、涂层厚、比重大、使部件增重大等。近年来，在涂覆型吸波材料基础上发展了结构型吸波材料。它既有高的结构强度，又有好的吸波性能，而且在一些条件下缓冲了厚度与重量上的矛盾。;(1)混杂纱吸波复合材料：通过增强纤维之间一定的混杂比例和结构设计形式制造成的、满足特殊性能要求或综合性能较好的复合材料。这种材料具有优良的吸透波性能，又兼具复合材料重量轻、强度大、韧性好等特点。作为制造隐身飞机机身、导弹壳体等部件，能大大减少隐身飞行器雷达散射截面。 (2)陶瓷型吸波材料：如SiC纤维、Al2O3纤维、Si3N4纤维吸波材料等陶瓷型吸波材料能满足在特殊情况下耐高温、高速热气流冲击的要求。 (3) C-C 吸波材料：能很好的减少红外信号和雷达信号。它具有极稳定的化学键，抗高温烧蚀性能好、强度高、韧性大，还具有优良的吸波性能。缺点是抗氧化性差，在氧化气氛下只能耐400℃，涂有SiC抗氧化涂层的C-C材料抗氧化性能大大提高。;以碳基磁性吸波材料的制备为例;填充法;碳