沥青基中空碳纤维复合吸波材料的性能研究

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1、摘要本文以中间相沥青为原料，采用气压式微型单孔纺丝机制备了不同炭化温度的中空截面沥青基碳纤维，运用万能力学试验仪测试了其力学性能，通过SEM表征了其断面形貌，利用矢量网络分析仪研究了炭化温度对中空碳纤维电磁损耗性能的影响，研究了铺层方式对复合材料吸波性能影响，通过弓形法对复合材料的反射率进行了测试。研究结果表明：碳纤维的炭化温度对中空碳纤维的电磁参数有着显著的影响，炭化温度为900℃以下的中空碳纤维的介电常数和磁导率都较低，但是900℃以上的中空碳纤维的介电常数和磁导率均有提高，介电常数实部和虚部的正切值随着入射频率的升高而增大，在850℃以下tan6￡和tanS；L

2、基本维持在较低水平。900℃炭化的纤维的tan6￡和tan6I-t有了明显的提升。纤维单向平行铺层设计的复合材料的吸波性能具有明显的各向异性。在垂直极化方向上的吸收损耗基本在．5dB：在平行极化方向上吸收峰值为．20dB，在．10dB以下的频带宽大于9GHz。交叉铺层设计的复合材料的反射率在．10dB以下的频带宽10GHz，最大吸收峰为．25dB，可以作为优良的吸波材料使用。短碳纤维的厚度、长度和纤维含量对复合吸波材料的吸波性能有很重要的影响，1-2mm的短炭纤维在含量为0．2％时在复合吸波材料中能够形成有效的吸波机制，使外场的电磁波能量感应成耗散电流能量，而添加介质

3、则使电流能量转化成热能，构成材料对电磁波的衰减与吸收。关键词：中间相沥青基中空碳纤维短碳纤维雷达吸波IllABSTRACTTheresearchpreparedthehollowcarbonfiberfrommesophasepitchindifferentcarbonizationtemperaturebymicro-typespinningdevice．Thetensilestrengthwastestedbyall··purposemechanicaltester,andthesectionofas··preparedhollowcarbonfiberwasch

4、aracterizedbySEM．Theeffectsofcarbonizationtemperatureontheelectromagneticperformanceofhollowcarbonfiberwerestudiedbythevectornetanalysissystem．Westudiedinfluenceofarrangedstyleofcarbonfiberonabsorbingpropertiesofcomposites．Thereflectivitywastestedbybowtestingsystem．Theresultshowedthatth

5、ecarbonatedtemperatureaffecttheelectromagneticparametersofhollowcarbonfiberheavilyThedielectricconstantandthemagneticconductratewerelowerwhencarbonatedtemperaturebelow900℃，butthedielectricconstantandmagneticconductratewcreboostedwhencarbonatedtemperatureWasabove900"C．Thetangentofdielect

6、ricconstant担realpartandimaginarypartWasaugmentedwiththeelevatorofincidentfrequency．ThetanS￡andtanSpwasinlowlevelewhenthecarbonatedtemperaturebelow850'(2，andthetanSpandtanS￡ofwhichcarbonatetemperaturewasabove900℃wereboostedevidentlyTheabsorbingpropertiesofcarbonfiberwhichsingle-orientati

7、onparallelarrangedhasevidentanisotropy．TheenergylossWas-5dbinverticalpolarorientation；themaxenergylossWas一20dbinparallelpolarorientation．Thewidthofabsorbingfrequencythatenergylosswasbelow·lOdbexceeded9GHz．Thewidthofabsorbingfrequencyofintersectcompositewas10GI-Izthatenergylossw