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本论文采用石墨和空心微珠作填料,加入到水泥砂浆中,通过对复合材料导电性能、100KHz~1.5GHz频率范围内的电磁波反射屏蔽性能和2GHz~18GHz频率范围内的吸收屏蔽效能以及力学性能的测试,研究了填料种类、填料掺量、试样厚度和制备工艺对水泥基复合砂浆电磁屏蔽性能和力学性能的影响。另外还对水泥基复合砂浆的电磁屏蔽机理和设计理论进行了探讨。
以石墨作填料的水泥基复合砂浆,具有良好的导电性能,在100KHz~1.5GHz频率范围内电磁屏蔽性能较好,在2~18GHz频率范围内几乎不具备吸波性能。石墨的加入对水泥基材料的力学性能有较大影响。
以空心微珠作填料的水泥基复合砂浆,导电性能较差,在100KHz~1.5GHz频率范围内具有一定的电磁屏蔽性能,但较石墨-水泥复合砂浆差。在2~18GHz频率范围内,空心微珠-水泥复合砂浆的吸波性能较好。空心微珠的加入也降低了水泥砂浆的力学性能。
通过SEM测试,分析了石墨在水泥基复合材料中的分布状态及对体系导电性能以及屏蔽性能的影响。研究表明:石墨-水泥基复合材料的导电性能是由石墨间的接触程度所决定的。随着石墨在水泥基体中含量的不断增加,石墨与石墨间形成网络的连续性增强,导电性能和屏蔽性能也随之增加。但是当石墨含量超过15%时,水泥基体中出现了团聚现象,从而影响了复合材料的电磁屏蔽性能。
通过测试复合材料中单相物质的电磁参数,推导出体系的等效电磁参数后,计算了复合材料中空心微珠含量不同以及试样厚度不同时,水泥基复合砂浆理论吸波效能,并与实际测量值进行比较。结果表明:空心微珠-水泥基复合砂浆厚度相同时,理论计算吸波效能值高于实际测量结果。对于厚度不同的空心微珠-水泥基复合砂浆,吸波效能理论计算结果与实测结果均表明5~10mm是试样的最佳厚度范围。