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电磁波吸收性石膏复合材料的设计与制备

发布时间:2018-03-01 15:41

  本文关键词: 电磁波 吸收 石膏 复合材料 珍珠岩 EPS颗粒 位相调制膜 出处:《海南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:伴随电子技术和信息化社会的快速发展,空间电磁辐射越来越重,国际卫生组织已将电磁污染列为继水、空气和固体废弃物之后的第四大环境污染,建筑室内电磁污染防护被各国高度重视,已经成为国际研究热点。 采用电磁波吸收材料是电磁辐射防护的最有效途径。传统的建筑用电磁波吸收材料主要采用水泥混凝土等添加吸波剂来制备,比重大、能耗高。石膏具有量轻,隔热,隔声,耐火性好,以及加工简单,能耗较低等优异的特性,本文以石膏为基材,根据电磁波吸收原理,对传统的石膏材料进行功能化改造,通过理论设计和模拟研究,并进行了λ/4型以及多层石膏复合吸波材料的实验研究,制备出系列石膏基电磁波吸收材料,并成功实现了石膏基复合吸波材料的吸收宽化和材料薄化。 采用λ/4电阻膜型电磁波吸收体制备方法,创新性通过添加轻质颗粒(珍珠岩及EPS颗粒)调制石膏介电常数,成功地实现了S带吸波材料的制备。其中,厚度为1.5cm的EPS复合石膏吸波板,其吸收峰值达-18.71dB,带宽达85%。 利用位相调制膜的减薄特性,进行了位相调制膜型吸波体制备研究。探索了两大结构:λ/4蜂窝状位相调制膜和网格状位相调制膜型电磁波吸收体。研究发现:当蜂窝状位相调制膜线长a=4cm,线宽b=2mm时,-10dB吸收带宽可达65%;网格状位相调制膜线长a=4cm,线宽b=4mm时,-10dB吸收带宽达65.5%,且可实现2.32GHz-3.63GHz全波段的吸收,明显优于蜂窝状位相调制膜。另外,材料也得到了极大的减薄,由原来的1.5cm减薄到现在的1.1cmm,与理论计算的1.59cm相比,减薄了30.8%,创新性实现了材料的宽化、薄化。 为展宽和扩展电磁波吸收频带,进一步进行了多层结构石膏复合吸波材料的设计和制备。首先利用无反射曲线和λ/4方法进行了石膏板介电常数的反演计算,得出石膏板平均介电常数;并以此设计制备出三层石膏板俩电阻膜复合的多层结构吸波体,通过理论计算,当电阻值分别为400Ω/□和150Ω/□、多层石膏吸波板整体厚度为9mm时,可实现2-18GHz较好吸收。实验测试表明,在3.33GHz-17.08GHz全波段带宽基本达100%(S-10dB),吸收效果很好,理论和实验基本吻合。
[Abstract]:With the rapid development of electronic technology and information society, the electromagnetic radiation in space is becoming more and more serious. The International Health Organization has listed electromagnetic pollution as 4th major environmental pollution after water, air and solid waste. The protection of indoor electromagnetic pollution has been attached great importance to by many countries, and has become an international research hotspot. Electromagnetic wave absorbing material is the most effective way to protect electromagnetic radiation. The traditional electromagnetic wave absorbing material used in building is mainly prepared by adding absorbent to cement concrete, which has a large proportion, high energy consumption, light quantity, heat insulation, sound insulation, etc. Good fire resistance, simple processing, low energy consumption and other excellent characteristics, this paper takes gypsum as the substrate, according to the principle of electromagnetic wave absorption, the traditional gypsum material is functionalized, through theoretical design and simulation research. A series of gypsum based electromagnetic wave absorbing materials have been prepared by the experimental study of 位 / 4 type and multilayer gypsum composite absorbing materials. The absorption broadening and material thinning of gypsum based composite absorbing materials have been realized successfully. Using 位 / 4 resistive film electromagnetic wave absorber, the preparation of S-band absorbing material was successfully realized by adding lightweight particles (perlite and EPS particles) to modulate the dielectric constant of gypsum. When the thickness of EPS composite gypsum absorbing board is 1.5 cm, the absorption peak value is -18.71 dB, and the bandwidth reaches 85 dB. Using the thinning characteristic of the phase modulation film, The preparation of phase modulated film type absorber was studied. Two main structures were explored: 位 / 4 honeycomb phase modulation film and grid phase modulated film type electromagnetic wave absorber. The results show that the line length of honeycomb phase modulation film is 4 cm and the line width is 2 mm. The absorption bandwidth of the latticed phase modulation film is 4cm and 65.55dB when the width is 4mm, and the absorption of 2.32GHz-3.63GHz can be realized. In addition, the material has been greatly thinned from 1.5cm to 1.1 cm, which is 30.8cm than the theoretical calculation of 1.59cm, and the material has been widened and thinned innovatively. In order to broaden and expand the frequency band of electromagnetic wave absorption, the design and preparation of multilayer gypsum composite absorbing materials are carried out. Firstly, the inversion calculation of dielectric constant of gypsum board is carried out by using non-reflection curve and 位 / 4 method. The average dielectric constant of gypsum board is obtained, and the multilayer structure absorbing body composed of two resistance films of three layers gypsum board is designed and fabricated. The theoretical calculation shows that when the resistance values are 400 惟 /-and 150 惟 /-respectively, the integral thickness of multilayer gypsum absorbing board is 9 mm. The experimental results show that the full band bandwidth of 3.33GHz-17.08GHz is 100 ~ (-10) dB ~ (-1), and the absorption effect is very good. The theoretical and experimental results are in good agreement with each other.
【学位授予单位】:海南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB34

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本文编号:1552581

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