吸波復合材料材料學

報告人：麻亞挺專業(yè)：材料學學號：20720131150068吸波復合材料2341目錄CONTENTS吸波復合材料的發(fā)展趨勢吸波復合材料分類吸波機理背景及應用背景及應用1、軍用吸波材料2、民用吸波材料研究思路地空雷達示意圖軍用隱身：

使敵方的各種探測系統(tǒng)(如雷達、紅外等)發(fā)現(xiàn)不了我方的武器，無法實施攔截和攻擊。隱身技術是高技術綜合體外形設計隱身材料軍用隱身技術研究思路戰(zhàn)機隱身技術雷達可探測面積隱身戰(zhàn)機的先驅(qū)：F-117A（夜鷹）隱身特性復雜的多面體外形，使反射雷達波改變方向，產(chǎn)生散射，敵方雷達很難收到反射信號機身、機翼和垂尾大量采用了玻璃纖維、碳纖維等雷達隱身材料研究思路隱身戰(zhàn)斗機：美國VS中國F22F35J20J10研究思路民用領域的吸波材料防輻射鍵盤防輻射天線鐵氧體電磁吸收環(huán)（用于通信，導航，電磁兼容防止電子器件之間的磁干擾）吸波機理1、阻抗匹配特性2、衰減特性3、吸波材料的復合及性能吸收越多透射越少電磁波通過吸波材料的特點電磁波通過吸波材料示意圖反射越少阻抗匹配特性衰減特性材料表面的阻抗與自由空間的特征阻抗盡可能的接近使得入射的電磁波盡可能多地進入到材料內(nèi)部,在空氣和材料界面的反射系數(shù)接近零包括電阻損耗、介電損耗和磁損耗等將電磁能轉(zhuǎn)換成熱能或其它形式的能量而耗散掉使從材料內(nèi)部透射的電磁波盡可能的少吸波材料滿足的兩個條件研究思路電磁學基礎知識電磁波的電磁特性可描述為：介電常數(shù)(ε)和磁導率(μ)的函數(shù)因此吸波材料的吸收電磁波特性同樣由介電常數(shù)和磁導率所決定,介電常數(shù)ε和磁導率μ可寫成復數(shù)形式如右阻抗匹配特性R：反射系數(shù)Zin：界面處波阻抗Z0：空氣的阻抗當Zin=Z0時，反射系數(shù)R=0即該材料與自由空間波阻抗達到了匹配入射的電磁波盡可能多地進到材料內(nèi)部,在空氣和材料界面的反射系數(shù)接近零盡可能的通過工藝調(diào)配使材料的介電常數(shù)ε和磁導率μ來達到阻抗匹配電磁波的介電損耗和磁性損耗特性常用損耗正切角來表示電損耗機制：1、電阻損耗2、電介質(zhì)中雜質(zhì)引起的漏導電流損耗3、電介質(zhì)中的電偶極子極化引起的電流損耗磁性損耗機制：1、磁滯損耗和磁后效損耗2、渦流損耗3、疇壁共振和自然共振損耗等虛部越大，損耗越大損耗特性單一組元吸收劑：難以同時滿足阻抗匹配和損耗特性吸收劑（金屬粉末）+絕緣介質(zhì)(聚合物基體)使復合材料整體不呈現(xiàn)金屬特性，以減小金屬對電磁波的反射，提高阻抗匹配金屬/介電核殼結構微納米膠囊同時有磁性損耗和介電損耗、渦流效應具有高的損耗和較好的阻抗匹配特性為什么要復合復合材料吸收劑：才能在滿足透射時增加吸收基體骨架作用，提供材料的力學性能強的粘附力、耐磨性、耐沖刷性阻抗接近自由空間的阻抗添加劑改進加工工藝提高產(chǎn)品質(zhì)量賦予材料特殊功能吸收劑良好的頻率特性較高的電磁損耗性基體中容易分散價格便宜復合吸波材料的基本構成研究思路吸波材料的復合及性能蜂窩平板夾層吸波結構試驗件示意圖吸波材料反射損耗圖寬的吸收頻率+高的反射損耗高透射+強吸收吸波材料的分類1、按成型工藝分類2、按損耗機理分類按成型工藝分類成型工藝涂覆型結構型

具有電磁波吸收功能的涂料或者貼片材料將吸收劑分散在層狀材料中或者采用復合材料做面板鐵氧體吸波涂料鐵氧體（吸收劑）+機高分子材料（黏結劑）+附加物具有磁吸收和電吸收體積小、吸波效果好、成本低的特點密度大、高溫特性差超微磁性金屬粉超細磁性金屬粉末+高分子黏結劑通混合比例調(diào)節(jié)電磁參數(shù)，達到理想的吸波效果微波磁導率較高、溫度穩(wěn)定性好抗氧化、耐酸堿能力差涂敷型吸波材料納米吸波涂層導電高聚物涂層磁纖維吸波涂層手性吸波涂層尺寸在0.1-100nm：小于雷達發(fā)射的電磁波波長，對雷達波的透射率強比表面積大：對電磁波和紅外光波的吸收率大纖維：可通過多種吸波機制寬頻帶內(nèi)實現(xiàn)高吸收，重量：可減輕40-60%共軛電子：線形或平面形構型高分子電荷：轉(zhuǎn)移給絡合物的作用設計高聚物的導電結構，實現(xiàn)阻抗匹配和電磁損耗在基體樹脂中：摻和一種或多種具有不同特性參數(shù)的手性媒質(zhì)構成。手性材料的雙各向同性的特性：其電場與磁場相互耦合設計吸波材料吸波涂層涂敷型吸波材料混雜紗陶瓷型C-C型增強纖維之間按一定比例的混雜優(yōu)良的吸透波性能+重量輕、強度大、韌性好等特點作為制造隱身飛機機身、導彈殼體等部件能大大減少隱身飛行器雷達散射截面。如SiC纖維、Al2O3纖維、Si3N4等陶瓷型吸波材料能滿足在特殊情況下耐高溫、高速熱氣流沖擊的要求極穩(wěn)定的化學鍵：抗高溫燒蝕性能好、強度高、韌性大，還具有優(yōu)良的吸波性能。缺點：抗氧化性差，結構型型吸波材料根據(jù)材料損耗的機理分類電阻損耗型介電損耗型磁損耗型電場的相互作用：電導率越大，越有利于電磁能轉(zhuǎn)化為熱能炭系材料——石墨導電金屬——鋁、銅導電高分子——聚苯乙烯、聚乙炔、聚吡咯、聚對亞苯等介質(zhì)的極化弛豫損耗：高介電常數(shù)和介電損耗角正切陶瓷類——碳化硅、氮化硅、碳化硅-硅纖維、鈦酸鋇。。。二氧化錳類——不同形貌、摻雜、與其他吸收劑復合介質(zhì)的磁滯、渦流：磁后效、自然共振、疇壁共振，復磁導率、磁損耗角正切鐵氧體——尖晶石型、石榴石型和磁鉛石型磁性金屬——鐵、鈷、鎳及其合金所組成的細微粉或纖維狀材料材料的損耗機理分類吸波材料的發(fā)展趨勢吸波材料的發(fā)展趨勢兼容化復