新型微波吸收材料吸波性能研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)發(fā)展，電磁波對人類健康的危害作用也日益突出。傳統(tǒng)的電磁屏蔽日顯不足。吸收電磁波是一種有效防護(hù)措施。本文研究了碳管、鐵磁金屬、氧化銦錫和氧化鋅等吸波材料在各種情況下的吸波機(jī)理和特點(diǎn)。
　　 多種狀態(tài)的碳納米管顯示不同的吸波特點(diǎn)。不同直徑的碳管材料，其吸波效果差別很大。碳管材料的復(fù)介電常數(shù)虛部與材料電導(dǎo)率有很好的正相關(guān)性。管徑10-20nm碳管復(fù)合材料，當(dāng)濃度在40％時，反射率低于-4dB的頻寬達(dá)到3.4GHz。管徑40

2、-60nm碳管材料當(dāng)濃度在50％時，反射率低于-4dB的頻寬達(dá)到2.9GHz。
　　 采用控制分散時間的工藝方法，可以制備出不同分散狀態(tài)的碳管復(fù)合材料。碳管在混煉分散過程中會發(fā)生碳管的斷裂且碳管的斷裂程度隨管徑的變小而增大。隨著分散時間的延長，碳管復(fù)合材料的吸波效果逐漸變差。
　　 經(jīng)過50℃混酸處理20min、40min和60min的管徑20-40nm碳管復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)大致相等，但高于處理lOmin的和原料狀態(tài)的

3、碳管復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)。50℃混酸處理過后的40-60nm復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)小于40-60nm原樣碳管復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)。原料狀態(tài)的40-60nm碳管復(fù)合材料的吸波效果好于50℃混酸處理后的樣品值。經(jīng)過50℃混酸預(yù)處理的20-40nm碳管復(fù)合材料的吸波效果好于原料狀態(tài)的碳管復(fù)合材料的吸波效果。經(jīng)不同溫度混酸處理的碳管制成的復(fù)合材料復(fù)介電常數(shù)虛部大于等于實(shí)部。經(jīng)50℃混酸處理90min的碳管制成的復(fù)合材料的-4dB頻寬可達(dá)2.9GH

4、z，是實(shí)驗(yàn)溫度中最寬的。在濃硫酸/濃硝酸組成的混酸體系中，當(dāng)混酸由濃硝酸為主，轉(zhuǎn)變成以濃硫酸為主時，相應(yīng)制得的碳管復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)有一個較大幅度的改變。
　　 10-20nm碳管經(jīng)1300℃、900℃，保溫5h后，碳管的(002)面的d值分別從原樣的0.34056nm升高到900℃的0.34146nm和1300℃的0.3421nm。隨熱處理溫度升高，碳管抗氧化性能隨熱處理溫度升高而變強(qiáng)。10-20nm碳管復(fù)合材料的電導(dǎo)率隨熱

5、處理溫度升高，復(fù)合材料電導(dǎo)率發(fā)生明顯下降。10-20nm碳管復(fù)合材料的復(fù)介電常數(shù)隨處理溫度的升高而逐漸下降。熱處理可拓展20-40nm和40-60nm碳管復(fù)合材料的吸波效果
　　 采用化學(xué)燃燒法制備的鐵鎳鈷合金的復(fù)合氧化物經(jīng)氫氣還原后，因成分不同，有不同相結(jié)構(gòu)。經(jīng)混煉分散后，合金粉末是超細(xì)粉體，粒度分布較寬。在0.5GHz-8GHz內(nèi)，合金粉末的復(fù)磁導(dǎo)率虛部曲線呈現(xiàn)寬而平的特征，顯示多模共振的模式。鐵鎳鈷合金粉末有較好的低頻吸波

6、效果。
　　 采用硝酸鹽-擰檬酸法制備的氧化鐵鋁復(fù)合粉，在氫氣還原過程中，氧化鋁含量會嚴(yán)重影響制得的鐵/氧化鋁粉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。經(jīng)混煉分散后的鐵/氧化鋁粉末的粒度分布很寬。氧化鋁/鐵復(fù)合粉的復(fù)介電常數(shù)隨氧化鋁含量的增加，逐漸變??；最大損耗峰逐漸向高頻移動。通過調(diào)節(jié)氧化鋁含量，可以達(dá)到調(diào)節(jié)鐵粉復(fù)介電常數(shù)的大小和介電損耗峰位的目的。
　　 20％vol和10％vol兩種濃度的ITO/環(huán)氧樹脂涂層在4.51GHz和6.27GHz有

7、低于-lOdB的吸收峰和一定的吸收頻寬。檸檬酸鹽法制備超細(xì)Zn(Al）O時，容易發(fā)生干膠不完全燃燒，產(chǎn)生炭黑。超細(xì)Zn(AI)O在微波頻段有兩個介電損耗峰，分別在X波段和17.5GHz附近。其中較低頻段的損耗峰易受炭黑的影響。
　　 涂層的反射率公式分析表明，隨復(fù)介電常數(shù)實(shí)部的提高，涂層的反射峰向低頻移動。隨復(fù)介電常數(shù)虛部的提高，涂層吸波效果變差。隨復(fù)磁導(dǎo)率實(shí)部的增加，涂層的吸波效果變好且吸收峰整體向低頻移動。隨復(fù)磁導(dǎo)率虛部的增