Dallenbach型薄层吸波材料的电磁性能与设计理论

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:anlyok
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着电子信息技术在民用及军事领域的飞速发展,电磁干扰、雷达隐身等诸多问题的解决都离不开微波吸收材料(RAM,Radar Absorbing Materials)。按照材料吸收电磁波的原理,微波吸收材料可分为非谐振型与谐振型吸波材料,按照材料的形态,它们又可分为结构型与涂覆型吸波材料。这些材料中,Dallenbach型吸波材料因为厚度薄、材料制备工艺简单成为应用最为广泛和最具代表性的吸波材料。微波吸收材料需要兼具“轻”、“薄”、“宽”、“强”等诸多特点,因此研制轻薄、高效、宽频、高耐候性和高稳定性的吸波材料一直是该领域内的研究重点。传统的吸波材料以羰基铁粉、磁性金属粉、铁氧体为主,这些材料作为Dallenbach型吸收体时密度高,厚度大,对于实际应用存在诸多限制。另一方面,超薄微波吸收材料的设计理论一直缺乏深入系统的研究,以往吸波材料的设计大都基于海量实验结果的总结,缺乏系统性的设计方法。因此,本论文采用不同的制备工艺和不同的材料体系,改善并调控吸波材料的性能,探索Dallenbach型吸波材料的性能与材料本征电磁参数之间的内在联系,系统全面地研究了 Dallenbach型薄层吸波材料的性能及其设计理论。该设计理论可以使我们在相关研究工作中做到有的放矢,大大地缩短吸波材料的研制周期,对于微波吸收材料的设计和制备具有极其重要的指导意义。本论文制备并研究了石墨烯气凝胶与芳纶蜂窝复合结构轻质微波吸收材料,测量石墨烯气凝胶本征电磁参数,并根据Drude模型详细分析了石墨烯气凝胶的电磁散射特性,发现该石墨烯气凝胶对于入射的高于其等离子体频率的电磁波具有一定的微波吸收效果,而对低于其等离子体频率的电磁波基本呈现反射特性。但石墨烯气凝胶与芳纶蜂窝复合之后,由于芳纶蜂窝结构增加了复合材料整体的等效阻抗,减小了电磁波在复合材料界面处的直接反射,同时增加了电磁波在复合材料内部的多次散射路径,从而增强了复合材料整体的微波吸收性能。该复合材料厚度仅4 mm,面密度为0.26 kg/m2,可以在8.8 GHz处实现-15 dB的反射率损耗。磁性材料在吸波材料中具有重要的地位,未掺杂的M型钡铁氧体具有较高的自然共振频率,不适合直接作为X波段的微波吸收材料。本论文通过溶胶凝胶法制备了Zr4+高价态单元素掺杂的钡铁氧体粉体材料,该材料呈现典型的硬磁性材料特征。实验研究发现,此类硬磁性钡铁氧体材料作为Dallenbach吸收体时,其微波吸收性能与材料的磁晶各向异性常数之间存在明显的反相关关系。Zn2+-Zr4+双元素掺杂的M型钡铁氧体材料随着掺杂浓度的增大由硬磁性材料转变为软磁性材料,该体系材料的自然共振频率随之下降,导致其磁导率在X波段呈现明显的弛豫特性。这种磁导率的弛豫特性有效地增强了该材料作为Dallenbach型吸波体的微波吸收性能。实验研究发现,Ba(ZnZr)xFe12-2xO19系列材料在掺杂浓度x=0.6时取得X波段最优吸波性能。同时,本论文利用流延法制备了上述钡铁氧体材料和石墨烯材料的复合薄膜,该薄膜具有优异的微波吸收性能,0.6 mm厚度的复合薄膜材料可在X波段实现-20 dB的反射率损耗,而面密度为0.50 kg/m2,仅为传统羰基铁吸波材料面密度的5%。本论文从方法论的角度,提出了用于设计具有强吸收效应的Dallenbach型薄层吸波材料的图阵分析法,这种设计方法不仅指出了传统阻抗匹配理论和广义匹配理论的缺陷,而且给出了普适条件下吸波材料选材及制备方法,指明了吸波材料的设计路线。而在宽频带吸波材料的设计理论中,本论文给出了材料介电常数与磁导率的频散效应与Dallenbach型薄层吸波材料有效带宽的关系,并指出为了实现薄层Dallenbach吸波材料在宽频段范围内具有良好的微波吸收性能,材料的介电常数实部与磁导率实部的乘积在所需频段范围内应满足μ’(f)ε’(f)∝f的关系,α为一个与设计指标相关的系数,要求|α-2|≤p,其中p由设计指标中宽带性能指标与理论最大损耗之间差值决定的量。最后,通过与第三章中实验数据的对比,充分验证了本论文所提出了 Dallenbach型薄层吸波材料强吸收设计与宽频带设计理论的实用性与正确性,该理论将为今后薄层吸波材料的设计提供新的思路。
其他文献
<正> 1961年苏共第二十二次代表大会通过了新的苏共纲领,这个纲领正式提出了“全民国家”的理论。纲领指出,无产阶级专政保证了社会主义在苏联的胜利,但是在建立社会主义的过
<正>首先,什么是中国建筑?什么是中国人的中国建筑?我认为有一个字非常重要,就是"意"。FIRST OF ALL,WHAT IS CHINESE ARCHITECTURE?WHAT IS CHINESE ARCHITECTURE THAT BELO
分析切口形状对烟囱的爆破切口角度、切口高度及倾倒规律的影响。建立砖烟囱和钢筋混凝土烟囱选择不同切口形状时的爆破切口角度、爆破切口高度和倾倒规律的数学模型。基于此
随着我国城市化进程的加快,大批农村剩余劳动力涌向城市,于是出现了一个特殊的群体——农民工。他们解决了城市劳动力的不足,也缓解了不发达地区大量剩余劳动力的就业压力,为
互联网融资模式是一种金融创新。带有"三有三无四集聚"特点的网络融资平台,例如P2P和众筹平台,为中小企业带来了福利。曾经深陷信用危机、筹资渠道单一等困境的中小企业进行
元朝皇帝为什么没有陵墓我国每个封建王朝,皇帝死后都有一座陵墓。这些陵墓多数在登位后即开始筹建,以后逐年增修,所以在位愈久,陵墓规模也愈大。然而在历代王朝之中,唯独元朝皇帝
期刊
手工方法制作包装蜜丸的蜡壳,过去俗称“吊蜡皮”。目前能掌握这一技术的人为数·不多,且都年事已高。蜡壳中成药,其优点具有久储不变质,防潮、防霉、防虫蛀、抗污染的性能,
水是生命之源,然而当前已匮乏的水资源又受到严重的污染,直接影响人类生活。因此,开展水污染治理工作势在必行,而对水污染状况的有效监测是水污染治理的前提条件。传统上,水
三天前摄影系的台湾留学生尧尧打电话来.说他十六毫米的毕业作业马上要拍摄,请我帮他出演一个女作家。我迟疑地说,那是一个什么样的故事?我对学生作业很具戒心,因为大学的时
现代建筑设计已经不再满足于安全与经济要求,而是向着节能化与创新化的方向发展。现代剧建筑呈现新颖、独特的形式,结构设计也更加复杂。一些建筑设计企业依然采取传统方法,