基于阻抗匹配原理的水泥基吸波材料制备及性能研究

发布时间：2018-03-01 16:37

本文关键词： 水泥基吸波材料匹配层吸波层反射率透波率　出处：《济南大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着社会的不断进步和科技的迅速发展,越来越多的电器设备和电子产品被应用于生产生活中,新技术的应用让人们的生活变得更加便利的同时也使电磁辐射加剧,造成了严重的电磁污染。另一方面,雷达技术的进步使军事目标的生存受到威胁。而水泥基材料广泛应用于军事设施和民用建筑中,因此发展具有吸波性能的水泥基材料有着重要的利用价值。优异的吸波材料既要有良好的吸波性能又要有较宽的吸收带宽。基于阻抗匹配原理和最大损耗理论,研究设计了电磁参数梯度变化的水泥基层状材料。匹配层主要是为让更多的电磁波进入到材料内部,充分发挥材料内部吸波剂的损耗作用。本论文将硅灰、引气剂、发泡剂、膨胀珍珠岩等物质掺入到水泥基材料中制备阻抗匹配层,以多壁碳纳米管、6H20型铁氧体和FP型铁氧体等作为吸波剂制备水泥基吸波层。调节材料的组成与配合比例,制备具有阻抗梯度变化的层状水泥基材料。采用RCS远场法、矩形波导法、压汞实验、分光光度计和SEM等测试方法研究了匹配层反射率、透波率、电磁参数、孔结构,吸波层的电磁参数、反射率、孔结构和多层水泥基材料的反射率,取得了主要的研究成果和结论如下：(1)以硅灰作为低介电常数物掺入到水泥基材料中制备的匹配层,随着硅灰掺量的增大,水泥基材料的孔隙率逐渐减小,介电常数逐渐增大,材料材料表面的匹配性能变差,其透波率最大值从30.1%逐渐减小到27.8%;采用引气剂制备的匹配层,随着引气剂掺量的增大,材料的孔隙率也逐渐增大,介电常数则逐渐减小,阻抗匹配性能得到改善,透波率最大值从30.1%增到37.9%。(2)掺有20%膨胀珍珠岩的水泥基材料制备的匹配层,其透波率最高接近于60%,对材料阻抗匹配改善效果明显优于掺有引气剂的试样,并且其厚度也较容易控制,可以作为多层水泥基吸波材料的匹配层。(3)碳纳米管是较好的吸波功能材料,但与其分散性关系密切。加入分散剂并结合机械搅拌和超声分散制备的碳纳米管悬浮液性能较好；随着碳纳米管掺量的增加,试样介电常数实部与虚部均逐渐增大,但磁导率的实部与虚部没有明显的变化。(4)在掺有不同量FP型铁氧体的试样中,随着碳纳米管的掺量从0.25%逐渐增加到0.75%,试样介电常数实部与虚部都呈逐渐增大的趋势,且高于单掺相同量碳纳米管的试样。但磁导率变化不大；在掺有不同量6H20型铁氧体的试样中,随碳纳米管掺量增大,试样介电常数也逐渐增大,磁导率同样基本保持不变。(5)在吸波层相同的情况下,以有20%膨胀珍珠岩的水泥基材料作为表面层的试样吸波性能更佳,并且双层水泥试样的吸波性能明显优于相同厚度的单层水泥试样；在匹配层相同的情况下,双层吸波材料的吸波性能在FP型铁氧体掺量分别为0%、10%、20%时,随着碳纳米管掺量的逐渐增加先增强后减弱,均在掺量为0.50%的情况下达到最佳。当FP型铁氧体掺量为30%时,随着碳纳米管掺入量的不断增加,材料的吸波性能逐渐减弱。(6)以掺有20%膨胀珍珠岩水泥基材料作为匹配层,复掺0.50%碳纳米管和20%FP型铁氧体水泥基材料作为中间吸波层,当底层吸波材料吸波层同时增加碳纳米管掺量到0.75%、FP型铁氧体到30%时,比增加单一组分的三层试样的吸波性能更佳。并且其反射率低于-7dB的带宽为11.01GHz,低于-10dB的带宽为7.65GHz。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ172.1;TB34

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