新型微波吸收材料吸波性能研究

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1、摘要随着信息技术发展，电磁波对人类健康的危害作用也日益突出。传统的电磁屏蔽日显不足。吸收电磁波是一种有效防护措施。本文研究了碳管、铁磁金属、氧化铟锡和氧化锌等吸波材料在各种情况下的吸波机理和特点。多种状态的碳纳米管显示不同的吸波特点。不同直径的碳管材料，其吸波效果差别很大。碳管材料的复介电常数虚部与材料电导率有很好的正相关性。管径10．20nm碳管复合材料，当浓度在40％时，反射率低于．4dB的频宽达到3．4GHz。管径40．60nm碳管材料当浓度在50％时，反射率低于．4dB的频宽达到2．9GHz。采用控制分散时间的工艺方法，可以制备出不同分散状态的碳管复合材料。碳管在混炼分散过程中

2、会发生碳管的断裂且碳管的断裂程度随管径的变小而增大。随着分散时间的延长，碳管复合材料的吸波效果逐渐变差。经过50℃混酸处理20min、40rain和60rain的管径20．40rim碳管复合材料的复介电常数大致相等，但高于处理10min的和原料状态的碳管复合材料的复介电常数。50℃混酸处理过后的40．60nm复合材料的复介电常数小于40．60nm原样碳管复合材料的复介电常数。原料状态的40．60nm碳管复合材料的吸波效果好于50℃混酸处理后的样品值。经过50℃混酸预处理的20．40nm碳管复合材料的吸波效果好于原料状态的碳管复合材料的吸波效果。经不同温度混酸处理的碳管制成的复合材料复介

3、电常数虚部大于等于实部。经50℃混酸处理90rain的碳管制成的复合材料的．4dB频宽可达2．9GHz，是实验温度中最宽的。在浓硫酸／浓硝酸组成的混酸体系中，当混酸由浓硝酸为主，转变成以浓硫酸为主时，相应制得的碳管复合材料的复介电常数有一个较大幅度的改变。10．20nm碳管经1300℃、900℃，保温5h后，碳管的(002)面的d值分别从原样的0．34056nm升高到900℃的0．34146nm和1300℃的0．3421nm。随热处理温度升高，碳管抗氧化性能随热处理温度升高而变强。10．20nm碳管复合材料的电导率随热处理温度升高，复合材料电导率发生明显下降。10．20nm碳管复合材料

4、的复介电常数随处理温度的升高而逐渐下降。热处理可拓展20．40nm和40．60nm碳管复合材料的吸波效果采用化学燃烧法制备的铁镍钴合金的复合氧化物经氢气还原后，因成分不同，有不同相结构。经混炼分散后，合金粉末是超细粉体，粒度分布较宽。在广东丁业大学工学博士学位论文0．5GHz．8GHz内，合金粉末的复磁导率虚部曲线呈现宽而平的特征，显示多模共振的模式。铁镍钴合金粉末有较好的低频吸波效果。采用硝酸盐一拧檬酸法制备的氧化铁铝复合粉，在氢气还原过程中，氧化铝含量会严重影响制得的铁／氧化铝粉的内部结构。经混炼分散后的铁／氧化铝粉末的粒度分布很宽。氧化铝／铁复合粉的复介电常数随氧化铝含量的增加，

5、逐渐变小；最大损耗峰逐渐向高频移动。通过调节氧化铝含量，可以达到调节铁粉复介电常数的大小和介电损耗峰位的目的。20％vol和10％vol两种浓度的ITO／环氧树脂涂层在4．51GHz和6．27GHz有低于．10dB的吸收峰和一定的吸收频宽。柠檬酸盐法制备超细Zn(A1)O时，容易发生干胶不完全燃烧，产生炭黑。超细Zn(A1)O在微波频段有两个介电损耗峰，分别在X波段和17．5GHz附近。其中较低频段的损耗峰易受炭黑的影响。涂层的反射率公式分析表明，随复介电常数实部的提高，涂层的反射峰向低频移动。随复介电常数虚部的提高，涂层吸波效果变差。随复磁导率实部的增加，涂层的吸波效果变好且吸收峰整

6、体向低频移动。随复磁导率虚部的增大，涂层的反射曲线整体下移且有平直化趋势。优化计算显示，当“，．1，p”=O时，在1．7GHz．8GHz内，涂层复介电常数实部e'=487．21．8，虚部e"--28．5．9，涂层反射率可达．110dB。双层涂层的反射率公式分析表明，在双层吸波涂层设计中，选择低介电常数的材料为涂层的底层，可以起到提高吸波涂层入射阻抗，降低涂层反射率的目的。采用该法设计的双层吸波涂层在S波段取得较好吸收效果。[关键词】吸波材料电磁参数涂层反射率AbstractWiththedevelopmentofinformationtechnology,thepollutionofm

7、icrowavedoharmtothehealthofhumanbeingworsethanever．Traditionalshieldingtechnologiesarenotgoodenoughtodecreasethepollutionofmicrowave．Absorbabilityformicrowaveiscommercialavailability．Thereflectionmechanismandcharacteristicof