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随着雷达探测技术的提升,工程建筑的防护和隐蔽难度更为提高。基于雷达探测原理,开展新型水泥基吸波材料及其与环境匹配性的研究迫在眉睫。传统水泥基材料制备成型后,其吸波特性固定不变,难以匹配工程建筑周围的电磁环境。目前,关于水泥基吸波材料的研究主要围绕高效吸波剂与吸波性能的优化展开,聚焦于吸波性能的提升,对水泥基材料吸波性能的可调控性及其与环境的匹配性缺乏深入研究。本文基于对水泥基材料组成与结构、吸波剂种类与含量的研究,设计制备了动态调控型水泥基吸波材料,采用磁流体截面密度与分布、外加磁场等调控手段,改变水泥基材料的电磁参数,阐明了调控型水泥基材料吸波性能的调控机制,并基于此深入研究了调制型水泥基吸波材料与三种环境（荒漠、草地、林地）的匹配性,探索出实现水泥基吸波材料与不同环境背景相匹配的方法。本文取得的主要成果如下:1.为改善水泥基材料的吸波性能,研究了掺入电阻型吸波剂碳粉和碳纤维网格布、磁介质型吸波剂Fe3O4、玻化微珠（HGM）或间断级配砂形成多孔结构对其吸波性能的静态调控作用和力学性能的影响。研究发现,随着吸波剂掺量的增加,水泥基材料的吸波性能呈先升高后降低的趋势,当掺入10%Fe3O4或3%碳粉时,所制备样品最低反射率为-9.5 d B,小于-7 d B的有效频段达到10 GHz。吸波剂通过电损耗或磁损耗改善了水泥基材料的吸波性能,其作用与有耗电阻类似,基于此原理建立了单一电阻等效模型。通过吸波剂掺量与材料阻抗值关系间的变化,即可达到对吸波性能的调控目的。随着HGM或间断级配砂掺量的增加,水泥基材料的孔隙率增大,吸波性能提升,但力学性明显下降。当HGM掺量为10%或砂灰比为3:1时,所制备样品吸波性能提高了约60%,同时具有良好的力学性能。多孔结构增加了电磁波在水泥基材料中的反射、折射和散射,形成涡流作用,基于此原理建立了等效RLC模型。水泥基材料的输入阻抗均大于800Ω,最低反射率的静态调控范围为-5.8～-9.0 d B。2.基于阻抗匹配性能和损耗性能的要求,设计了包含匹配层和损耗层的叠合型水泥基吸波材料,进一步拓宽了水泥基材料的吸波频段,并提升了吸波性能。研究发现:在叠合型水泥基材料的匹配层掺入HGM、损耗层掺入间断级配1.25～2.5 mm砂时具有较好的吸波性能,最低反射率为-9.9 d B;损耗层中掺入吸波剂进一步提升了吸波性能;随着匹配层厚度的增加,叠合型水泥基材料的吸波性能先升高后降低,当匹配层厚度满足1/4波长理论时,其吸波性能最佳,最低反射率达到-12.4 d B,小于-10 d B的有效频段为5.2 GHz;叠合型结构亦具有较好的力学性能。基于叠合型结构吸波性能为匹配层与损耗层对电磁波吸收过程矢量合成的原理,建立了双RLC串联等效模型。叠合型水泥基材料的输入阻抗范围为630～800Ω,最低反射率的静态调控范围为-9.0～-12.3 d B。3.为实现水泥基材料吸波性能的动态调控,设计Fe3O4磁流体管并埋置于水泥基吸波材料内部,采用外加磁场（磁场位置）或释放管中磁流体方式,改变管中磁流体的存在形式,制备了动态调控型水泥基吸波材料。在8～18 GHz内,采用外加磁场或释放磁流体的方式,调控型样品最低反射率的动态调控范围是-6.1～-9.4 d B。叠合型可调控样品最低反射率的动态调控范围达到-10.0～-12.3 d B。采用底部加载磁场时,Fe3O4磁流体在磁场的作用下沉积,使得入射电磁波在其表面反射,吸波性能降低。采用侧向加载磁场或释放磁流体方式时,相当于在水泥基材料中预设孔结构,增加电磁波在材料内部的反射、散射,吸波性能升高。基于可调控原理,动态调控型水泥基吸波材料相当于在等效电路模型中增加滑动变阻器,通过改变滑动变阻器的电阻值,可实现对吸波性能的动态调控。单层和叠合型结构调控型水泥基材料的输入阻抗范围分别为750～1700Ω、650～980Ω,最低反射率的动态调控范围分别为-6.7～-10.5 d B、-9.8～-13.9 d B。4.基于建立的调制型水泥基吸波材料等效电路模型及匹配程度要求,提出了水泥基吸波材料目标设计方法。通过研究荒漠、草地和林地三种环境的吸波性能,设计不同的水泥基吸波材料,分析三种典型环境与水泥基材料的吸波性能分别在C、X和Ku波段上的匹配程度。研究发现:对于单一干燥或潮湿环境,采用阻抗值Z1≠0、Z2≠0、Z3=0的调制型水泥基吸波材料等效电路模型,设计的水泥基吸波材料与荒漠、草地环境吸波性能在C、X和Ku波段上的匹配程度均达到80%以上,具有优异的匹配性能;对于干燥与潮湿变化的环境,采用包含Z1、Z2、Z3的调制型水泥基吸波材料等效电路模型,设计的调控型水泥基吸波材料与荒漠、草地环境吸波性能在C、X和Ku波段上的匹配程度也都达到80%以上。由于林地环境的吸波性能波动性较大,通过调制型等效电路模型设计的水泥基吸波材料与林地环境吸波性能的匹配程度均较差。本研究从水泥基材料组成、结构与性能关系出发,建立了调制型水泥基吸波材料等效电路模型。基于环境的吸波性能及匹配程度要求指导水泥基吸波材料的设计,达到了水泥基材料与环境吸波性能相匹配的目的。本文为吸波性能可调控水泥基材料制备等提供了技术支撑和科学依据,对拓宽水泥基吸波材料的应用具有重要意义。