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环氧树脂基吸波涂层的电磁性能研究

作　者: 陈利阳
导　师: 刘顺华
学　校: 大连理工大学
专　业: 材料表面工程
关键词: 羰基铁二氧化硅吸波涂层电磁特性
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文主要通过扫描电镜,透射电镜和矢量网络分析仪等手段对羰基铁(CIP)、羰基铁纤维(CIF)、Fe-Si磁性金属微粉和炭黑(CB)等吸收剂的结构和电磁特性进行了分析,并研究了各种吸波剂的吸波机理,进而制备具有优良吸波性能的环氧树脂(ER)基吸波涂层,研究结果表明：CIP和CIF既有磁损耗又有介电损耗,但都以磁损耗为主,其特有的频散效应能够拓宽有效带宽。其中CIF的长径比可达到30～100,能够增强对吸波体内电磁波的散射和吸收,提高吸波性能。Fe-Si也是以磁损耗为主,但其介电常数较低,有利于减少对电磁波的反射。CB作为电阻型吸收剂,具有较大的介电常数,并且可以通过电偶极子振动衰减电磁波,但其阻抗匹配性相对较差。以CIP、CIF、Fe-Si和CB分别为吸波剂制备的环氧树脂基吸波涂层的吸波性能,均随着吸收剂含量的增加,涂层的吸收峰向低频移动,但当吸收剂含量达到一定值之后,涂层的阻抗匹配性下降,涂层的吸波性能降低。通过不同吸波剂之间的复合,利用其不同的损耗机理可以提高复合涂层的吸波性能。CIP与CIF复合使涂层的低频性能得到显著改善,当CIP:CIF:ER质量比为4：0.05：1时,涂层在2.3 GHz反射损耗(RL)达到-22.6 dB；CIP/Fe-Si/ER复合涂层的阻抗匹配性较好,在低频和高频均有所改善；CIP与CB复合,利用其不同的损耗类型提高涂层的吸波性能,当CIP:CB:ER质量比为1：0.3：1时,涂层的有效带宽(RL<-4dB)达到6 GHz。以单层吸波材料吸波性能的研究为基础,制备了具有阻抗渐变结构(匹配层+吸收层)的双层吸波材料,通过调整匹配层羰基铁的含量和透波剂SiO2的含量来调整其电磁参数,从而达到改善涂层与空气的阻抗匹配,减少涂层表面对电磁波的反射,提高吸收效率,增强吸波性能。涂层的吸波性能随着SiO2在匹配层中含量的增加而增强,当SiO2含量(SiO2:CI:ER)为2：5：1时,双层复合涂层的吸收峰值达到-17.3dB,频宽(RL<-4dB)为5.7 GHz,涂层的吸波性能最好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-23
  1.1 前言  9-10
  1.2 吸波材料的分类及研究现状  10-16
    1.2.1 吸波剂的分类及研究现状  10-13
    1.2.2 吸波材料的分类及研究现状  13-16
  1.3 吸波材料的基础理论  16-21
    1.3.1 电磁场的麦克斯韦方程组  16-18
    1.3.2 电磁波的反射  18-19
    1.3.3 电磁波与吸波材料相互作用  19-20
    1.3.4 复介电常数与复磁导率的物理意义  20-21
  1.4 本文的研究目的和内容  21-23
    1.4.1 研究目的  21-22
    1.4.2 研究内容  22-23
第二章吸波剂形貌表征与电磁性能分析  23-34
  2.1 实验部分  23-25
    2.1.1 实验材料及设备  23
    2.1.2 试样制备  23-24
    2.1.3 性能测试  24-25
  2.2 实验结果与讨论  25-33
    2.2.1 羰基铁的形貌表征和电磁性能  25-26
    2.2.2 炭黑的形貌表征和电磁性能  26-28
    2.2.3 铁纤维的形貌和电磁性能  28-30
    2.2.4 Fe-Si磁性金属粉的形貌和电磁性能  30-31
    2.2.5 SiO_2的形貌表征和电磁性能的影响  31-33
  2.3 本章小结  33-34
第三章单层吸波涂层的制备及其吸波性能研究  34-50
  3.1 实验部分  34-38
    3.1.1 实验材料  34
    3.1.2 试样制备  34-36
    3.1.3 性能测试  36-38
  3.2 实验结果与讨论  38-49
    3.2.1 单层环氧树脂涂层断面形貌  38-39
    3.2.2 羰基铁/环氧树脂涂层的吸波性能  39-40
    3.2.3 铁纤维/环氧树脂涂层的吸波性能  40-41
    3.2.4 Fe-Si/环氧树脂涂层的吸波性能  41-43
    3.2.5 炭黑/环氧树脂涂层的吸波性能  43-44
    3.2.6 羰基铁/炭黑/环氧树脂复合涂层的吸波性能  44-46
    3.2.7 Fe-Si/羰基铁/环氧树脂复合涂层的吸波性能  46-48
    3.2.8 铁纤维/羰基铁/环氧树脂复合涂层的吸波性能  48-49
  3.3 本章小结  49-50
第四章双层吸波涂层的制备及其吸波性能的研究  50-58
  4.1 实验部分  50-52
    4.1.1 实验材料  50
    4.1.2 试样制备  50-52
  4.2 实验结果与讨论  52-57
    4.2.1 复合涂层断面形貌  52
    4.2.2 匹配层羰基铁含量对涂层吸波性能的影响  52-53
    4.2.3 匹配层SiO_2含量对涂层吸波性能的影响  53-55
    4.2.4 吸收层炭黑含量对涂层吸波性能的影响  55-57
  4.3 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  63-64
致谢  64-66

环氧树脂基吸波涂层的电磁性能研究

内容摘要

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