论文部分内容阅读
随着电磁环境的恶化以及军事领域隐身技术的发展,吸波材料走进人们的视野并逐渐成为国内外研究热点。理想的吸波材料应具有“厚度薄、质量轻、频带宽、吸收强”的特点,对于单一的吸波材料而言,几乎无法同时实现上述条件,然而将不同类型材料“复合化”可以有效提高吸波材料的综合性能。本课题提出将以磁损耗为主的铁氧体与电损耗为主的聚苯胺按照不同质量配比制备复合吸波剂,达到拓宽频带、增强吸收的目的,以柔性树脂作为基体与吸波剂进一步复合得到兼具吸波性与柔韧性的多元复合材料,并对吸波剂与最终的复合吸波材料进行了系统、深入的研究。首先,采用溶胶凝胶-自蔓延法制备了钴元素掺杂的镍锌铁氧体,并研究不同元素配比对铁氧体的微观形貌、磁性能与吸波性能的影响。结果表明,按照化学式Co0.2Ni0.4Zn0.4Fe2O4(C2N4Z4F)制备的铁氧体颗粒尺寸均一,具备较高的磁各向异性,且在较小的厚度下具有良好的磁损耗性能。其次,通过物理混合法将C2N4Z4F与自制的聚苯胺(PANI)按照不同质量比(mF/mP)混合得到复合吸波剂,并对其电磁性能进行了测试。结果表明,随着聚苯胺含量的增加,复合吸波剂的复介电常数的实部与虚部明显升高,磁损耗角正切有一定程度下降;复合吸波剂的吸波频带主要集中在X波段(8.212.4GHz),且mF/mP为1:1的复合吸波剂表现出优异的吸波性能:厚度为6.7mm时,其反射损耗值()在4.44GHz处达到峰值-57.8dB,且当厚度为2.4mm时有效吸收带宽(<-10dB)为6.8GHz(11.218GHz)。最后,将以上制备的复合吸波剂添加到柔性环氧树脂基体中制备了多元复合材料,并系统性研究了不同种类吸波剂对基体固化及力学性能与电磁性能的影响。力学性能研究表明复合材料具有硬度低、断裂伸长率高的特点,表现出良好的柔韧性,且随着mF/mP值减小,多元复合材料的硬度与拉伸强度下降,而断裂伸长率反之增大;X波段的电磁性能测试结果表明,mF/mP为1:1的复合吸波剂与柔性环氧树脂复合具有最优的综合吸波性能:厚度为3.8mm时在8.3GHz处反射损耗峰值为-21.2dB,厚度为3.0mm时存在最宽的有效吸波频带3.6GHz(8.812.4GHz),几乎覆盖X波段;对多元复合材料吸波机理分析表明,其对电磁波的衰减与吸收主要依靠磁损耗、介电损耗及电阻损耗的共同作用,具有潜在的应用价值。