用于毫米波无源干扰的石墨层间化合物研究

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1、用于毫米波无源干扰的石墨层间化合物研究南京理工大学博士学位论文姓名：周明善申请学位级别：博士专业：兵器科学与技术指导教师：李澄俊20070415摘要毫米波制导与探测是当前精确制导武器重要的发展趋势之一。膨胀石墨具有较强的导电性及易于飘浮的独特空腔结构，因而能够形成衰减毫米波传输的遮蔽干扰屏障。本文分析了传统硫酸、硝酸石墨层间化合物应用于毫米波无源干扰中的诸多缺陷，以石墨层间化合物膨胀容积与温度关系的理论计算结果为指导，研制出几种低温、易膨胀石墨层间化合物，应用现代仪器分析手段，对其结构、组成、磁性能以及低温易膨胀

2、、高膨胀容积特性进行了表征和分析：系统研究了低温、易膨胀石墨层间化合物形成的膨胀石墨对毫米波的衰减特性及影响因素。具体研究内容为：（１）基于嘶伍ｔｈ破裂纹理论，研究了石墨层间化合物热膨胀时微孔形成过程，根据不同插层物石墨层问化合物的膨胀容积与温度关系的理论计算结果，选择Ｃ２Ｈ５ＣＯＯＨ、Ｃ３Ｈ７ＣＯＯＨ、———————————————————————————————————————————————ＣＨ３Ｎ０２、ＨＣｌ０４、Ｈ３Ｐ０４作为低温、易膨胀石墨层间化合物的插层剂。（２）选用Ｃｔ０３、Ｋ．Ｍｎ０４作为氧化剂

3、，通过化学氧化法制备低温、易膨胀石墨层间化合物，运用ＳＥＭ扫描电镜、ＥＤＳ电子能谱、ＦＴＩＲ红外吸收光谱对ＧＩＣ的表面形貌、层状结构及插入物基团进行了表征和分析。ＸＲＤ阶结构分析结果表明，除Ｃ３Ｈ７ＣＯＯＨ—ＦｅＣｌ３一ＧＩＣ以２、３阶的混合阶为主外，其它几种石墨层间化合物都是以一阶为主。振动样品磁强计（ＶＳＭ）的磁性能研究结果说明，由于ＦｅＣｌ３的插入，石墨层间化合物（ＣＨ３Ｎ０２．ＦｅＣｌ３．Ｃｒ０３．ＧＩＣ）不同于单纯石墨的抗磁性，而是具有一定的顺磁性，其高温膨化后的膨胀石墨则表现出更强的磁性。（３）采用１

4、＇Ｇ、ＤＳＣ热分析，对低温、易膨胀石墨层间化合物及传统硫酸ＧＩＣ的热失重过程、膨胀热分解反应的历程进行了对比分析，结果表明，前者热分解起始温度为１３５～１６０℃，而Ｈ２ｓ０４一ＧＩＣ的起始分解温度为２５０℃左右。膨胀容积与温度关系实验结果表明，ＧＩＣ粒径相同时，低温、易膨胀石墨层间化合物更易于在较低的温度下获得较高的膨胀容积。干扰剂中石墨层间化合物不同含量的对比实验表明，低温、易膨胀石墨层间化合物的含量高达７５％，而传统硫酸、硝酸石墨层间化合物的含量仅占５５％，热力学理论计算结果证实了低温、易膨胀石墨层问化合物的

5、低能耗特性。稳定性和安定性研究结果表明，低温、易膨胀石墨层间化合物具———————————————————————————————————————————————有较好的环境稳定性和安定性，满足一般烟火药剂的长贮性及相容性要求。（４）系统研究了低温、易膨胀石墨层问化合物形成的膨胀石墨对３ｍｍ、８ｍｍ波动态衰减特性及影响因素。相同质量干扰剂中ＣＨ３Ｎ０２－ＦｅＣｌ３－ＧＩＣ的３ｍｍ、８ｍｍ波动态衰减能力分别比传统Ｈ２ｓ０４一ＧＩＣ提高了２．２９ｄＢ、４．０ｌｄＢ。在粒径、质量相同的情况下，低温、易膨胀石墨层间化合物

6、的毫米波衰减性能都要明显的优于Ｈ２Ｓ０４一ＧＩＣ。通过高温下膨化二茂铁与ＧＩＣ的混合物，得到附着磁性铁氧化物微粒的膨胀石墨，随着铁氧化物含量的增加，其平均电导率呈下降趋势，而磁化强度逐渐增强。磁性膨胀石墨对毫米波的衰减兼备了电损耗吸收和磁损耗吸收，二者相互制约，当二茂铁和石墨层『日Ｊ化合物的质量比为２～３：５时，衰减能力最强。３ｍｍ、８ｍｍ波动态当Ｇ１Ｃ粒径为１５０之ＯＯ岬时，对３ｍｍ波的衰减效果最佳，当ＧＩＣ粒径为２５０－－４５０１ｘｍ时，８ｍｍ波的衰减能力最强。膨胀石墨对毫米波的衰减并不完全符合半波长偶极子理

7、论，而是比半波长度略小，８ｍｍ波最佳长度为２－－－４ｍｍ、３ｍｍ波最佳长度为Ｏ．ｐ１．５ｍｍ。通过供热剂膨化得到膨胀石墨的毫米波衰减能力，要明显强于马弗炉里膨化的膨胀石墨。关键词：石墨层间化合物，膨胀石墨，毫米波，无源干扰，衰减Ⅱ———————————————————————————————————————————————Ａｂｓｔｒａｃｔ１１圮ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｇｕｉｄａｎｃｅａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓａｌｅｂｅｉｎｇｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔａｔｐｒｅｓｅｎｔ．

8、Ｅｘｐａｎｄｅｄｇｒａｐｈｉｔｅａｌｅｕｓｅｄｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇｃａｍｏｕｆｌａｇｅｏｆｔｈｅｓｈｉｅｌｄｓｃｒｅｅｎｉｎｇｔｈａｔａｔｔｅｎｕａｔｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｆｅａｔｕｒｅｓｅｌｅｃｔｒｉｃｏｆｈｏｌｌｏｗｅａｖｉｔｙｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．Ｉｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｂｅｃａｕｓｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｅａｓｉｂｌｅｆｌ