红外干扰材料的研制及衰减性能研究

红外干扰材料的研制及衰减性能研究

万纯[1]2002年在《红外干扰材料的研制及衰减性能研究》文中进行了进一步梳理本文根据干扰材料对电磁波的衰减原理,选择石墨、碳纤维进行了红外衰减性能测试。探讨了影响粉体材料对红外衰减能力的原因,进而分别在石墨和云母表面进行了化学镀铜和化学镀镍,并测试和研究了化学镀前后材料对红外的衰减能力。具体创新工作如下: 1.首次将短碳纤维分散于介质KBr并压制成片,用于测量其红外遮蔽性能。此实验方法解决了柔性针状粒子间相互缠绕,不易分散的缺点,可用于针状及其它任何形状粒子的静态红外遮蔽性能测试。测试结果准确,方便实用。 2.设计并优化了石墨化学镀铜的配方和工艺,成功地在石墨表面实施了化学镀铜。分析了镀铜石墨对红外光遮蔽能力不高的原因,并通过实验验证了镀铜石墨表面存在Cu_2O,从而导致其电导率和对红外光的遮蔽能力的降低。 3.首次提出将具有导电性的镀镍云母用于遮蔽红外光的设想。设计并优化了云母化学镀镍的配方和工艺,镀镍后的云母具有较好的导电性和分散性。并通过实验验证表明,镀镍云母对红外光的遮蔽能力较云母大大增强。

周明善[2]2007年在《用于毫米波无源干扰的石墨层间化合物研究》文中进行了进一步梳理毫米波制导与探测是当前精确制导武器重要的发展趋势之一。膨胀石墨具有较强的导电性及易于飘浮的独特空腔结构,因而能够形成衰减毫米波传输的遮蔽干扰屏障。本文分析了传统硫酸、硝酸石墨层间化合物应用于毫米波无源干扰中的诸多缺陷,以石墨层间化合物膨胀容积与温度关系的理论计算结果为指导,研制出几种低温、易膨胀石墨层间化合物,应用现代仪器分析手段,对其结构、组成、磁性能以及低温易膨胀、高膨胀容积特性进行了表征和分析:系统研究了低温、易膨胀石墨层间化合物形成的膨胀石墨对毫米波的衰减特性及影响因素。具体研究内容为:(1)基于Griffith破裂纹理论,研究了石墨层间化合物热膨胀时微孔形成过程,根据不同插层物石墨层间化合物的膨胀容积与温度关系的理论计算结果,选择C_2H_5COOH、C_3H_7COOH、CH_3NO_2、HClO_4、H_3PO_4作为低温、易膨胀石墨层间化合物的插层剂。(2)选用CrO_3、KMnO_4作为氧化剂,通过化学氧化法制备低温、易膨胀石墨层间化合物,运用SEM扫描电镜、EDS电子能谱、FTIR红外吸收光谱对GIC的表面形貌、层状结构及插入物基团进行了表征和分析。XRD阶结构分析结果表明,除C_3H_7COOH-FeCl_3-GIC以2、3阶的混合阶为主外,其它几种石墨层间化合物都是以一阶为主。振动样品磁强计(VSM)的磁性能研究结果说明,由于FeCl_3的插入,石墨层间化合物(CH_3NO_2-FeCl_3-CrO_3-GIC)不同于单纯石墨的抗磁性,而是具有一定的顺磁性,其高温膨化后的膨胀石墨则表现出更强的磁性。(3)采用TG、DSC热分析,对低温、易膨胀石墨层间化合物及传统硫酸GIC的热失重过程、膨胀热分解反应的历程进行了对比分析,结果表明,前者热分解起始温度为135~160℃,而H_2SO_4-GIC的起始分解温度为250℃左右。膨胀容积与温度关系实验结果表明,GIC粒径相同时,低温、易膨胀石墨层间化合物更易于在较低的温度下获得较高的膨胀容积。干扰剂中石墨层间化合物不同含量的对比实验表明,低温、易膨胀石墨层间化合物的含量高达75%,而传统硫酸、硝酸石墨层间化合物的含量仅占55%,热力学理论计算结果证实了低温、易膨胀石墨层间化合物的低能耗特性。稳定性和安定性研究结果表明,低温、易膨胀石墨层间化合物具有较好的环境稳定性和安定性,满足一般烟火药剂的长贮性及相容性要求。(4)系统研究了低温、易膨胀石墨层间化合物形成的膨胀石墨对3mm、8mm波动态衰减特性及影响因素。相同质量干扰剂中CH_3NO_2-FeCl_3-GIC的3mm、8mm波动态衰减能力分别比传统H_2SO_4-GIC提高了2.29 dB、4.01 dB。在粒径、质量相同的情况下,低温、易膨胀石墨层间化合物的毫米波衰减性能都要明显的优于H_2SO_4-GIC。通过高温下膨化二茂铁与GIC的混合物,得到附着磁性铁氧化物微粒的膨胀石墨,随着铁氧化物含量的增加,其平均电导率呈下降趋势,而磁化强度逐渐增强。磁性膨胀石墨对毫米波的衰减兼备了电损耗吸收和磁损耗吸收,二者相互制约,当二茂铁和石墨层间化合物的质量比为2~3:5时,3mm、8mm波动态衰减能力最强。当GIC粒径为150~200μm时,对3mm波的衰减效果最佳,当GIC粒径为250~450μm时,8mm波的衰减能力最强。膨胀石墨对毫米波的衰减并不完全符合半波长偶极子理论,而是比半波长度略小,8mm波最佳长度为2~4mm、3mm波最佳长度为0.8~1.5mm。通过供热剂膨化得到膨胀石墨的毫米波衰减能力,要明显强于马弗炉里膨化的膨胀石墨。

余斯辉[3]2009年在《红外/毫米波复合干扰材料研究》文中研究说明本文以碳纤维均匀化分散技术研究为切入点,依据红外、毫米波衰减相关理论,以碳纤维、镀铜碳纤维、导电炭粉、石墨、铜粉作为红外/毫米波复合干扰材料,经过反复实验探索,结合红外、毫米波透过率测试,得到了红外/毫米波复合干扰效果较好的配方。通过对碳纤维衰减毫米波机理和碳纤维分散技术的探讨,确定短切2mm聚丙烯腈基碳纤维为配方材料,采取湿混法,选择气相二氧化硅为碳纤维分散剂。此外,本文还通过碳纤维化学镀铜进行表面改性,改善了碳纤维的分散性,降低了分散剂在复合干扰材料中的比例。实验证明,碳纤维在复合干扰材料中分散均匀,复合干扰材料对3mm波、8mm波和红外都具有良好的衰减效果,其3mm波衰减值可达12.7-16.4dB,8mm波衰减值可达21.2-33.2dB;其红外透过率在3~5μm为10%左右,8~14μm为15%左右。

李楠[4]2013年在《基于石墨的复合干扰材料制备及性能研究》文中研究表明本文通过查阅毫米波无源干扰技术的相关文献,依据毫米波衰减理论,以硝酸银、碳纤维、天然鳞片石墨等为原料,研制出增强膨胀石墨自身毫米波衰减性能的复合干扰材料,即碳纤维/膨胀石墨复合干扰材料和银/膨胀石墨复合干扰材料。采用四探针法分别测试了纯膨胀石墨、碳纤维/膨胀石墨复合干扰材料和银/膨胀石墨复合干扰材料的电阻率,结果显示碳纤维和银均能增强膨胀石墨的导电性能,且随碳纤维和氧化银含量的增加两种复合干扰材料的电阻率均明显降低。采用毫米波动态测试系统,借助鼓风机将复合干扰材料分散于烟幕箱中,分别测试了纯膨胀石墨、碳纤维/膨胀石墨复合干扰材料和银/膨胀石墨复合干扰材料的3mm、8mm波的衰减性能及影响因素。研究结果显示两种复合材料的3mm、8mm波的衰减性能相比于纯膨胀石墨均有提高:碳纤维/膨胀石墨复合干扰材料的毫米波衰减性能随碳纤维含量的增加呈先增加后减少的趋势,当碳纤维束用量占天然鳞片石墨20%时碳纤维/膨胀石墨复合材料的3mm、8mm波衰减值均达到最大值;银/膨胀石墨复合干扰材料的毫米波衰减性能随氧化银用量增加而增加。此外,碳纤维含量相同时,天然鳞片石墨粒径是18μm左右时制备的复合材料对3mm和8mm波的衰减效果最好;氧化银用量相同时,天然鳞片石墨粒径是27μm左右时制备的复合材料对3mm和8mm波的衰减效果最好。此外,本文采用两种不同还原体系研制了银-石墨烯复合材料,并初步探讨了其对毫米波的衰减性能,结果表明银-石墨烯复合材料对3mm、8mm波均具有衰减能力。

张大志[5]2011年在《多频谱干扰材料复合技术及性能研究》文中提出本文通过查阅目前国内外无源干扰技术的相关文献,并依据红外、激光和毫米波衰减的相关理论,采用消光铜粉、导电石墨和碳纤维作为原料,研究并设计一种能同时遮蔽红外、激光和毫米波的新型干扰剂。通过烟幕箱对消光铜粉和导电石墨进行动态遮蔽性能测试,表明两者均对红外和激光具有较强的衰减;通过毫米波动态测试技术对碳纤维的衰减性能进行研究,显示在相同质量下,碳纤维对3mm波和8mm波的衰减分贝数随着质量浓度呈线性变化,1.5~2mm长度碳纤维能够同时对3mm波和8mm波达到有效衰减;同时本文研究了化学镀铜碳纤维不同质量增重率对毫米波衰减性能的影响,结果如下:在相同质量浓度下,镀铜碳纤维在质量增重率为50%~60%时对毫米波的衰减达到最大值;通过对碳纤维和镀铜碳纤维的半波长下对毫米波的辐射效率进行计算,得出碳纤维对毫米波的衰减以吸收为主,而镀铜碳纤维对毫米波的衰减以散射为主。以叁种干扰剂之间的分散性研究为目的,通过湿法分散和干法分散对比,发现干法分散技术在目前更具有实施的可行性。同时考察干法分散的影响因素,得出复合干扰剂的最佳配方:硅系分散剂15%~25%,碳纤维25%~35%,红外和激光干扰剂40%~60%。其中红外和激光干扰剂的组分为消光铜粉和导电石墨,其比例一般控制在3:2附近。测量干扰剂对各波段的电磁波的衰减,结果表明各组分不仅对其所干扰波段有较为明显的干扰外,还对其他波段电磁波的衰减有一定帮助,从而在整体上增强了干扰剂的衰减性能。

关华[6]2004年在《抗红外/毫米波双模发烟剂技术研究》文中进行了进一步梳理本文依据烟幕对红外、毫米波衰减的相关理论,研究了衰减红外、毫米波的烟幕粒子特征,依此提出了以膨胀石墨与炭黑为烟幕主要成分的抗红外/毫米波双模发烟剂研究的技术途径。 开展了可膨胀石墨作为抗红外/毫米波双模发烟剂中毫米波干扰组分的相关特性研究,研究了其结构特点、膨胀机理,探讨了粒度、插层物质种类及膨化温度对膨胀容积的影响。针对膨胀石墨衰减毫米波性能测试中存在的技术难题,创造性设计出了性能测试样板,基于该测试样板在实验中开展了膨胀石墨的长度、直径、密度以及可膨胀石墨粒度、插层物质种类等对3mm、8mm波衰减规律研究,获得了最佳衰减效果的诸因素参数:实验研究发现膨胀石墨对毫米波衰减并不符合常规毫米波干扰材料所遵循的半波谐振散射衰减原理,而是吸收衰减作用的结果;分析了可膨胀石墨较常规毫米波干扰材料在性能上的优势。 对抗红外/毫米波双模发烟剂配方进行了设计与试验研究,提出了组分设计原则,通过大量实验筛选出了由聚四氟乙烯、镁粉、可膨胀石墨、HW2及TJ3组成的双模发烟剂初始配方,采用田口方法对初始配方进行了优化设计,结合烟箱中烟幕对红外、毫米波衰减性能测试实验,优化出了最佳的抗红外/毫米波双模发烟剂配方,并揭示了发烟剂各组分对烟幕3~5μm、8~14μm、3mm、8mm衰减性能的影响规律。对最佳发烟剂配方进行了测试评估,结果表明,烟幕质量浓度和粒度分布均趋于最大消光分布;对军用Ⅱ类组件热像仪的有效遮蔽干扰不低于8min,其红外透过率小于20%:对3mm、8mm波传输系统的信号衰减在10dB以上。

张伟[7]2016年在《CaCO_3/SiO_2粉体化学镀铜工艺及遮蔽性能研究》文中研究表明复合材料可广泛应用于汽车和航空航天的元件,电磁干扰屏蔽,切削工具,加固电极和涂料等众多领域。本文研究了铜包覆粉体SiO2和CaCO3复合材料在发烟剂中的应用。首先选用硬脂酸钠对CaCO3表面进行了改性,再在改性后的CaCO3表面附着一层银层,使其具有活化中心,最后制备了铜包覆粉体CaCO3复合材料,并通过XRD与SEM进行了表征。实验表明碳酸钙改性的最佳条件为:硬脂酸钠是碳酸钙量的3%,改性温度95℃,反应时间50min。设计并改进了CaCO3化学镀铜的配比和工艺,成功的在CaCO3表面进行了化学镀铜。其次,研究了通过硅烷基涂层二氧化硅颗粒无电镀铜的新方法。硅烷偶联剂通过水解和缩合反应与二氧化硅粒子表面以共价键形式结合,再进行化学镀铜。通过XRD和SEM表征,证明了此种方法合成的金属包覆的颗粒外层均匀、外形规则。结果表明,氨基对金属粒子有高亲和性,促进化学镀处理过程中金属的沉积,不需要用钯基溶液进一步活化和敏化步骤,从而克服了高成本和复杂的镀金属工艺。用此方法合成的金属包覆的颗粒均匀且外形规则的涂覆,特别适合用于金属基复合材料。将实验得到的两种复合材料作为添加剂制备为两种发烟剂,测试和研究了两种发烟剂的红外衰减能力,发现两种材料镀铜后密度都比铜单质的密度小,形成烟幕后遮蔽的时间较长,铜基碳酸钙复合材料的消光性能较好。

贾菲, 鲍红权, 徐铭[8]2015年在《吸收型无源干扰材料研究进展》文中提出分析了传统无源干扰装备在作战使用中存在的局限性,指出了吸收型无源干扰材料研究的必要性;介绍了膨胀石墨、泡沫云、改性纤维、吸收型箔条等几种吸收型无源干扰材料的性能及研究现状,并指出目前吸收型无源干扰材料在波段覆盖、战术应用以及工程化制备等方面仍存在一定缺陷,需进一步研究探索。

常怀东[9]2009年在《宽波段烟幕干扰战斗部装药结构研究》文中研究说明光电侦察和制导技术越来越多的应用到现代战场上,烟幕作为一种可以进行不同波段干扰的技术手段受到了国内外的广泛关注。本文结合类似某型号产品研制,针对中小口径宽波段遮蔽弹药战斗部的装药结构开展研究工作。在烟幕干扰材料的选择、装填工艺研究的基础上,对宽波段烟幕干扰战斗部的装药工艺、装药结构等方面进行了深入研究,通过优化结构设计、分析计算、正交试验验证等工作,解决了该类弹药同时实现对可见光、红外、激光、毫米波等多波段干扰效果,通过静动态性能测试、数据分析结果表明,该种装药结构战斗部作用后,烟幕遮蔽时间、遮蔽面积、遮蔽率等主要干扰性能明显提高,使弹药的综合作战效能得以改善,其相关技术对类似弹药的研制具有较高的参考价值。

李旺昌, 李明愉, 王书满, 孙志岗, 乔小晶[10]2013年在《铁磁体/碳复合材料红外衰减性能》文中指出制备研究了掺杂锰、钴、镍的含锌铁磁体/碳复合纳米材料,使用傅里叶变换红外光谱仪采用KBr压片法测试了它们在波长2.5~25μm的红外透过率,根据朗伯-比尔定律计算了质量消光系数.结果表明:锰锌铁磁体/碳复合材料和钴锌铁磁体/碳复合材料随着焙烧温度的升高质量消光系数先增大后降低;锰锌铁磁体/碳复合材料于800℃焙烧后在8~14μm波段质量消光系数能达0.1 m2/g.700℃焙烧后,钴锌铁磁体/碳复合材料质量消光系数在3~5μm波段达0.2 m2/g,在8~14μm波段能达0.25 m2/g;镍锌铁磁体/碳复合材料在焙烧后其8~14μm远红外波段的消光性能得到加强,质量消光系数达0.17 m2/g,但是3~5μm波段质量消光系数由原来的0.5 m2/g降低到了0.15 m2/g.

参考文献:

[1]. 红外干扰材料的研制及衰减性能研究[D]. 万纯. 南京理工大学. 2002

[2]. 用于毫米波无源干扰的石墨层间化合物研究[D]. 周明善. 南京理工大学. 2007

[3]. 红外/毫米波复合干扰材料研究[D]. 余斯辉. 南京理工大学. 2009

[4]. 基于石墨的复合干扰材料制备及性能研究[D]. 李楠. 南京理工大学. 2013

[5]. 多频谱干扰材料复合技术及性能研究[D]. 张大志. 南京理工大学. 2011

[6]. 抗红外/毫米波双模发烟剂技术研究[D]. 关华. 南京理工大学. 2004

[7]. CaCO_3/SiO_2粉体化学镀铜工艺及遮蔽性能研究[D]. 张伟. 南京理工大学. 2016

[8]. 吸收型无源干扰材料研究进展[J]. 贾菲, 鲍红权, 徐铭. 四川兵工学报. 2015

[9]. 宽波段烟幕干扰战斗部装药结构研究[D]. 常怀东. 南京理工大学. 2009

[10]. 铁磁体/碳复合材料红外衰减性能[J]. 李旺昌, 李明愉, 王书满, 孙志岗, 乔小晶. 北京工业大学学报. 2013

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