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本论文对碳化硅(SiC)纤维进行热处理,制备了不同电阻率的SiC纤维;利用不同电阻率的SiC纤维与环氧树脂复合,制备单层、两层和三层复合材料,测试其在X波段下的电磁参数及吸波性能;利用传输线理论,计算预测了纤维电阻率、纤维体积分数、材料厚度和叠层方式对复合材料吸波性能的影响规律,并将实验结果与理论计算结果进行了对比验证。 研究发现,在1000-1500℃温度区间,随着热处理温度的升高,SiC纤维的电阻率大幅度降低。当热处理温度达到1500℃时,纤维电阻率约为100Ω·cm。随着纤维电阻率的降低,复合材料的介电常数实部和虚部逐渐增大。当纤维的电阻率为1Ω·cm和10Ω·cm时,复合材料的平均介电损耗角正切值分别为0.23和0.25,表现出了较好的介电损耗能力。 由电阻率为1Ω·cm的SiC纤维制备的单层复合材料(厚度为3mm)在C1(4-6GHz)波段和Ku(12-18GHz)波段内对电磁波的平均反射率分别为-3.7dB和-4.7dB;在该材料上叠加两层由电阻率分别为40Ω·cm和107Ω·cm的SiC纤维制备的复合材料(三层厚度分别为2mm,1mm和1mm),所得三层材料在8-26GHz内的平均反射率达到了-6dB,最低值为-9dB,复合材料的吸波性能得到了增强。 理论计算表明,对于单层吸波材料,随着材料厚度增加,吸波性能先增加,随后又趋于稳定。此时,材料与自由空间的界面阻抗不匹配限制了吸波性能的进一步提高;此外,纤维体积分数与吸波性能的关系也存在着相似效应,随着体积分数提高到一定值,复合材料吸波性能不再升高,反而开始下降。 对Nicalon纤维的吸波性能研究表明,选择纤维电阻率为106Ω·cm(介电常数为5-0.2j)的复合材料作为匹配层,纤维电阻率为100Ω·cm(介电常数为17-7j)的复合材料作为吸收层,双层材料的吸波性能显著优于其单层材料,实现了吸波性能的提升和频带的展宽。对比本文所得纤维和Nicalon纤维的研究结果可知,若要通过多层叠层实现吸波性能的提升,对单层材料的电磁参数具有特定要求。