镀膜空芯微球的制备及其介质材料的电磁性能研究

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1、摘要摘要镀膜空芯微球是以空芯二氧化硅微球为基础，采用物理或化学方法在微球表面增加导电膜的一类材料。与其它吸收剂相比，镀膜空芯微球比重小，其介质材料具有电磁参数可调等优点，可取代金属粉用于电磁波吸收或电磁兼容材料的制备，是一种具有发展前景的轻质微波吸收剂，同时也可以作为轻质人工介质材料制备的关键材料。本论文针对8．2～12．4GHz薄层吸波材料的实际要求，研制了不同金属镀膜空芯二氧化硅微球的吸收剂，并对镀膜微球／树脂复合材料的介电性能和吸波性能进行了研究。本论文采用磁控直流溅射法制备了不同膜厚的镀金属膜空芯玻璃微球(分别选择了Ag、AI和Ni三种金属)，研究了金

2、属膜厚、不同金属对镀膜微球／树脂复合材料的介电常数s的影响。研究表明，随着金属膜厚的增加，复合材料介电常数变大。三种金属的镀膜微球对复合材料介电常数影响的研究表明，金属Nj对复合材料介电常数的实部f’影响更明显。镀Ni微球的退火处理对复合材料介电常数影响的研究表明，当镀Ni微球含量较低时，退火处理使镀膜微球，树脂复合材料的介电常数减小；当镀Ni微球含量较高时，退火处理使镀膜微球，树脂复合材料的介电常数增大。镀膜微球含量对复合材料介电常数影响的研究表明，提高镀膜微球含量，复合材料的介电常数增大，在含量较大时，介电常数急剧增加。采用有效媒质理论对复合材料介电常数的

3、实部￡’进行了模拟计算，结果表明，Clausius．Mossotti和Maxwell．Garnett公式(简称MG或C—M公式)，SymmetricBruggeman公式(简称s—BG公式)和Looyenga公式的模拟计算结果较好的体现了镀膜微球局部团聚对复合材料的s。fr的影响，与实测值符合较好。对镀膜微球，树脂复合材料的微波反射率R进行理论计算，结果表明，在厚度O．5～3．0ram范围内(吸波涂层的面密度<2Kg／m2)，复合材料具有一定的吸波性能。其中含镀Ni微球的复合材料具有更好的吸波性能，1．39mm厚的未热处理镀Ni微球／树脂复合材料，其吸收峰位于

4、10．9GHz，可达到--43．8dB，一10dB带宽超过2GHz。关键词：镀膜微球；磁控溅射；介电常数；反射率：有效媒质PreparationofMetal-coatedMicrobubbleandInvestigationon．ElectromagneticPropertiesofDielectricMaterialsAbstractMetal-coatedSi02microbubble，whichhastheadvantageoflOWdensityandadjustableelectromagneticparameters．c锄bepreparedby

5、somephysicalorchemicalprocessesaSdielectricsformicrowaveabsorbingmaterialsandelectromagneticcompatibilitymaterials，aswellasartificialdielectricmaterials．Inthisthesis，metal-coawxlSi02micobubblewaspreparedinresponsetotherequirementforlow-densitymicrowaveabsorbingmaterials，anddielectri

6、candmicrowaveabsorbingpropertiesofcoated-micorbubble／polyrnercompositewerestudied．MagnetronsputteringwasemployedtosputtermetalssuchasAg，AIandNiontothesurfaceofSi02microbubble．Effectivepermittivityofcoated-microbubblegpolymercompositeWaSmeasuredatacertainmicrowavefrequencyrange．There

7、sultsshowthatrealpartofcomposite’Spermittivityimprovewithincreaseofmetal-coatingthickness,andofaIlthemetals．NihaSthemostremarkableinfluenceontherealpartofcomposite’Seffectivepermittivity．TheeffectsofannealingtreatmentofNi-coatedmicrobubbeontheeffectivepermittivitywereinvestigated．Th

8、eresultsshowthatdef