毛健[1]1999年在《电磁波屏蔽材料的电磁特性研究及低反射、高吸收梯度功能设计》文中认为为了电磁波屏蔽材料达到低反射、高吸收的屏蔽效果,本文首先较系统地进行了f<1GHz 下成分、粒度和频率等对Ni 系列和Fe 系列复合材料的基本电磁参数(μ′、μ″、ε′和ε″)、特征阻抗(η)和衰减常数(α)等影响规律的基础研究,然后用η和α较全面地评估了导电、软磁铁氧体和高分子等材料复合后的屏蔽特性。在此基础上,针对f<1GHz 下低反射、高吸收的屏蔽效果进行梯度功能屏蔽材料(Shielding Functionally Gradient Materials,简称SFGM)结构设计,首次提出了“双阻抗梯度层+高吸收层”(简称双梯度层)SFGM 结构设计模型,这种结构设计的低反射、高吸收效果明显好于“单阻抗梯度层+高吸收层”(简称单梯度层)SFGM 的效果,它能最大限度地降低反射损耗,直至为0。双梯度层SFGM 结构设计为解决低反射、高吸收屏蔽难题提供一新的思路。本文完成了f<1GHz 的电磁波屏蔽材料从“成分、结构?屏蔽性能”双向计算机辅助设计,克服了过去从“屏蔽性能→电磁参数→材料成分”设计方法所存在的不足,可用于评估材料的屏蔽性能以及指导屏蔽材料成分、结构设计。最后探索性地提出了一种定性评价f<1GHz 的反射损耗的测试方法,并用实验证实了双梯度层SFGM 能达到对电磁波低反射、高吸收的屏蔽效果。
喻冬秀[2]2007年在《包覆型短碳纤维的制备和电磁性能的研究》文中指出短碳纤维具备有高强度、高模量、质轻、良好的导电性能,以及独特的长径比特征,而备受电磁屏蔽工作者的青睐,但应用于电磁屏蔽涂料存在分散稳定差、电磁特性达不到要求等缺点,采用复合技术来改善其性能成为近年来研究热点之一。本论文从物理学和材料学的观点出发,提出了导电聚合物包覆短碳纤维的模型,运用复合等效电磁参数理论,推导了纤维状复合材料的等效电磁参数方程,制备了改性短碳纤维,并把改性短碳纤维应用于丙烯酸酯涂料制备出多涂层功能型电磁屏蔽材料。本文的研究结果为扩大短碳纤维的应用提供了理论指导和技术支持,同时也为同类型材料设计提供了新的思路和实验依据。从复合材料的电磁性能和物理化学等基础理论出发,设计了导电聚苯胺包覆短碳纤维模型、导电聚苯胺/磁性物质包覆短碳纤维模型,指导短碳纤维的表面性能和电磁性能的改善,为本研究提供理论指导。结合氧化法和原位聚合法,引入超声分散技术,制备了分散稳定性较好并具有良好电磁性能的聚苯胺包覆短碳纤维(PAOSCF)。考察了nAPS/AN、MHCl、反应温度以及反应时间等因素对包覆层的致密性、完整性和PAOSCF的电性能的影响。研究发现:这些因素的影响大小为:nAPS/AN >反应温度>MHCl>反应时间,在nAPS/AN为1.5,MHCl为1.0mol/L,反应温度为10℃±3℃,反应时间为12小时条件下,可得到电阻率为0.084Ω˙cm,且包覆层较均匀、致密的PAOSCF。聚苯胺包覆层较好的改善了其分散稳定性。采用XPS对PAOSCF进行元素分析,发现导电聚苯胺与氧化处理后短碳纤维表面的含氧官能团发生了化学键合作用,生成了新的CO-N键,验证了导电聚苯胺包覆短碳纤维的设计模型。采用微波矢量网络测量仪测量了PAOSCF的电磁性能,结果发现:聚苯胺包覆提高了短碳纤维复介电常数的实部和虚部,有利于对电磁波的吸收损耗,但对复磁导率没有影响,因为导电聚苯胺为电损耗性材料。添加磁性物质,采用原位聚合法,制备了导电导磁改性短碳纤维。采用EDS和XPS对导电聚苯胺/磁性物质在短碳纤维表面的包覆机理分析,发现导电聚苯胺与磁性物质之间形成了Fe…O-C-键的键合作用,通过这种键合作用导电聚苯胺把磁性物质包裹在里面,然后与短碳纤维表面的含氧官能团形成新的CO-N键,包覆在短碳纤维的表面,形成包覆层完整、致密的改性短碳纤维。验证了导电聚苯胺/磁性物质包覆短碳纤维的设计思想。采用微波矢量网络测量仪测量了导电导磁短碳纤维的电磁性能。结果表明:磁性物质的引入提高了材料的复磁导率,从而提高了其磁性损耗;但磁性物质破坏了导电聚苯胺的结构和导电通路的连续性,致使材料的介电性能有所下降。针对屏蔽涂层导电而致的短路等缺点,探索性的提出制备不导电聚苯胺包覆的短碳纤维,研究发现表面不导电的改性短碳纤维对电磁波具有一定的衰减损耗,且体现出弱磁损耗特性。本文完成了频率f<2GHz下改性短碳纤维体系从成分、结构到屏蔽性能的计算机辅助设计,为评估复合填料应用于涂料的屏蔽性能提供了新的思想。把改性短碳纤维应用于涂料体系,制备了多涂层屏蔽功能材料。实验表明:采用聚苯胺以及聚苯胺/磁性物质包覆改性短碳纤维可提高材料的吸收损耗,符合新型屏蔽材料的发展方向。
杜军, 张平, 田飞[3]2009年在《低反射高吸收电磁屏蔽材料的研究现状》文中研究指明低反射、高吸收的电磁屏蔽材料是指将电磁能的大部分吸收,而反射很少的一类屏蔽材料,其在某些特殊要求的场合具有重要的研究意义和应用价值.文章分别介绍了低反射、高吸收电磁波屏蔽材料的屏蔽原理、功能实现途径、研究内容以及在军事装备领域的应用四部分内容,综述了此类电磁屏蔽材料的研究现状并指出发展方向.
毛健, 涂铭旌, 陈家钊, 黄婉霞, 吴行[4]1999年在《电磁波屏蔽材料梯度功能设计(Ⅰ)──基本原理及材料可行性初探》文中提出为了达到低反射、高吸收的屏蔽效果，提出了“双阻抗匹配层＋双阻抗过渡区＋高吸收区”的电磁波屏蔽材料梯度功能设计模型，详细阐述了设计思路和理论依据。以Ｎｉ／铁氧体复合材料为例，对屏蔽材料梯度功能设计的材料可行性进行了初探。结果表明：现有的导电屏蔽材料（Ｎｉ）和阻抗匹配材料（铁氧体）通过成份调整，能满足屏蔽材料梯度功能设计的要求。
管登高[5]2004年在《防电磁信息泄密宽频带电磁波屏蔽集成复合材料研究》文中提出本论文针对防电磁信息泄密屏蔽材料的特殊要求,以材料学和电磁学理论为指导,以微米镍粉、不锈钢纤维、纳米镍粉、铁基纳米晶磁粉、铁基非晶磁粉等材料为原料,系统性地研究了填料组分、粒度、形貌和涂层结构等对单层宽频磁场波和宽频平面电磁波屏蔽复合材料屏蔽效能的影响,利用材料和结构的集成设计技术,分别建立了宽频磁场波屏蔽和宽频平面电磁波屏蔽复合材料结构设计的数学物理模型,进行了14KHz～1MHz多层宽频磁场波屏蔽复合材料和1MHz～1GHz宽频平面电磁波屏蔽复合材料及结构的集成设计,研究开发出一类新型防电磁信息泄密宽频带电磁波屏蔽集成复合材料,实现了在宽频范围内对商用信息安全保密室的电磁波屏蔽作用。并探讨了纳米材料、非晶材料、纤维材料等新材料与宽频电磁波的交互作用的宏观和微观机制。本文的研究结果对宽频带电磁波屏蔽材料的设计提供了新的思路,在新材料、新技术在电磁波屏蔽材料中的应用研究等方面具有重要的意义。本文研究的防电磁信息泄密屏蔽涂料具有低成本、高性能和施工使用方便的特点,在商用信息安全保密室的建设和普及,提高电磁信息泄密的防护水平等方面具有重要的工程应用价值。本研究达到了预期的研究目标,取得了以下具有一定理论价值和工程价值的创新性研究成果:1. 首次建立了“高导电层+填充层+过渡层+填充层+高导磁层”的多层宽频磁场波屏蔽集成复合材料的数学物理模型;根据所建立的数学物理模型,进行了多层宽频磁场波屏蔽复合材料及结构的集成设计、制备和屏蔽性能研究,结<WP=6>果表明:集成设计的多层复合材料,能够显著地提高涂层材料的磁场波屏蔽效能,实现对宽频磁场波的屏蔽作用;在多层复合结构中,增大高导磁层的厚度能够显著地提高涂层材料的磁场波屏蔽效能。2. 首次建立了“阻抗匹配层+填充层+过渡层+填充层+高反射层+填充层+高吸收层”的多层宽频平面电磁波屏蔽集成复合材料的的数学物理模型;根据所建立的数学物理模型,进行了多层宽频平面电磁波屏蔽复合材料及结构的集成设计、制备和屏蔽性能研究,结果表明:集成设计的1MHz～1GHz多层宽频电磁波屏蔽复合材料,能够显著地提高涂层材料的宽频平面电磁波的屏蔽效能,在多层复合结构中,提高中间导电涂层的导电性,能够显著提高材料在高频段的电磁波屏蔽效能。3. 在宽频电磁波范围内,系统性地研究了纳米材料、非晶材料、纤维材料等新材料的成分、粒度、形貌对磁场波屏蔽效能的影响,研究结果表明:在提高材料电磁波屏蔽效能方面,铁基纳米晶磁粉的磁场波屏蔽效能最好,铁基非晶磁粉其次,不锈钢纤维次之,微米镍粉最差;片状微米镍粉比球形微米镍粉;纳米镍粉比微米镍粉好;在平面电磁波高频段,随着频率增加,材料的电磁波屏蔽效能都有不同程度地下降,铁基纳米晶磁粉/环氧树脂电磁波屏蔽复合材料的电磁波屏蔽效能降幅最大,不锈钢纤维与镍粉复合的材料的电磁波屏蔽效能降幅最小。4.分析了纳米材料、非晶材料、纤维材料等新材料与宽频电磁波的交互作用机制,结果表明:纳米粒子的磁各向异性和形状各向异性在颗粒内部构成了一个有效各向异性场,磁矩绕这个等效场阻尼进动,在电磁波的频率和阻尼进动频率一致时,将产生共振损耗;纳米粒子的介电特性,产生电极化效应,对电磁波能量产生介电损耗。在磁化过程中,非晶磁性材料要克服与磁化方向有关的磁晶各向异性能的作用,需要消耗电磁波能量,非晶磁性材料对磁畴壁运动的阻碍作用很小,材料磁导率高,在电磁波作用下,材料的磁损耗效应增大。不锈钢纤维材料独特的形状各向异性特征和导电导磁效应导致了材料对电磁波能量损耗作用。
潘红星[6]2017年在《CNWs(CNTs)/Si_3N_4复相陶瓷的微结构与电磁性能研究》文中提出碳/陶瓷复合材料是航空航天等领域极具发展前景的轻质、高温、结构型吸波和屏蔽材料。常见的碳/陶瓷复合材料难以实现强吸收和X波段全频反射系数小于-10dB的目标。此外,在碳含量较低(<10wt%)和材料厚度较薄(≤2.0mm)的条件下获得总屏蔽效能大于25dB且较低反射的屏蔽性能是碳/陶瓷材料领域的另一难题。因此有必要发展新型碳/陶瓷复合材料,以满足宽频、强吸收、低反射、薄厚度等吸波和屏蔽要求。本文采用CVD法在多孔Si_3N_4预制体(厚度为2.0mm)中原位自生多晶碳纳米线(CNWs)和CNWs-CNTs混杂结构,制备了电磁吸收和屏蔽性能优异的新型碳/陶瓷复合材料,实现了X波段全频反射系数(RC)小于-10dB(90%电磁波被吸收)和总屏蔽效能大于25dB(99.7%电磁波被隔离)的目标。主要研究内容和结论如下:1.研究了沉积时间对CNWs/Si_3N_4复相陶瓷微结构和电磁性能的影响。(1)在700~oC合成了一维CNWs,直径约40nm,长度属微米级别且相互缠绕、联结,与棒状Si_3N_4晶粒共同形成了复杂的、跨尺度的网络结构;CNWs为实心的多晶结构,由1~2nm石墨片组成,且基平面(002)面垂直于轴向;随沉积时间从10min延长至30min,CNWs含量迅速从1.34wt%增加至5.15wt%且部分CNWs变粗、成束,缺陷密度呈现上升趋势。(2)当Si_3N_4中CNWs含量为1.84wt%时,CNWs/Si_3N_4复相陶瓷电导率为2.63S/m,最低RC为-50.21dB(99.999%以上电磁波被吸收),最大吸收带宽达到4.2GHz,覆盖整个X波段;CNWs含量为5.15wt%时,总屏蔽效能和吸收屏蔽效能分别达到25.01dB和21.29 dB,屏蔽机制以吸收为主。CNWs/Si_3N_4的强吸收能力主要源于电导损耗、缺陷偶极子极化以及多次反射损耗的吸波机制。2.研究了沉积温度对碳产物组成、微结构及C/Si_3N_4电磁性能的影响。(1)温度为600~650~oC时,Si_3N_4中CVD碳产物组成为非晶CNWs,750~oC时,组成为CNWs-CNTs混杂结构,且以CNTs为主;800~900~oC时,产物中出现一定量无定形碳(a-C),组成为CNTs+a-C;1000~oC时则主要是a-C。CNWs在较低温度(≤700~oC)下合成,生长过程主要和Ni-C界面处碳原子均匀扩散有关;CNTs在较高温度(≥750~oC)下合成,形核、生长主要由界面和表面扩散共同决定。CNWs在1000~oC热处理时会转变成CNTs,这种转变可以看作是碳原子扩散、纳米石墨重排和长大的过程。(2)温度低于850~oC时,C/Si_3N_4电导率小于6.27S/m,介电常数实部和虚部均小于10,复相陶瓷表现出吸波特性,750~oC时最小RC为-28.43dB;900~oC及以后,C/Si_3N_4电导率大于60S/m,介电常数实部和虚部分别大于30和60,复相陶瓷呈电磁屏蔽特性。900~oC时碳含量为1.05wt%,C/Si_3N_4总屏蔽效能达到27.37dB且反射屏蔽效能仅为6.84dB,意味着极其优异的屏蔽性能。3.研究了催化剂浓度对CNWs-CNTs/Si_3N_4微结构和电磁性能的影响。(1)在750~oC合成了CNWs-CNTs混杂结构。硝酸镍浓度为1~3wt%时,混杂结构缺陷密度较大,晶化程度较低。浓度为5wt%时,混杂结构中CNWs极少且CNTs直径小于20nm;此时缺陷密度最小,晶体结构最好。当催化剂浓度增加到7wt%时,CNWs-CNTs的生长具有较明显取向性。(2)当Si_3N_4中CNWs-CNTs含量为3.49wt%时,CNWs-CNTs/Si_3N_4复相陶瓷的电导率达到36.74S/m,总屏蔽效能达到20.85dB;CNWs-CNTs含量为3.91wt%时,复相陶瓷吸收和总屏蔽效能分别为18.61dB和25.40dB,表现出优异的以吸收为主的电磁屏蔽性能。
杜磊, 张海燕, 黄耀林, 张敏[7]2010年在《碳纳米管复合电磁屏蔽涂料的研究》文中研究说明综述了国内外碳纳米管功能化的研究进展,特别是碳纳米管复合涂料电磁的电磁屏蔽和吸波性能研究,并提出了将不同功能侧重(反射与吸收)的镀金属碳纳米管梯度复合的理由和方案,对未来的研究方向提出了一些建议.
胡雅琴[8]2006年在《炭黑/ABS复合平板吸波材料的研究》文中提出随着科学技术和电子工业的发展,各种电子设备的应用日益增多,电磁波辐射已经成为一种新的社会公害,因此电磁屏蔽与吸收材料的开发就显得越来越重要。针对传统的电磁屏蔽材料高反射、低吸收,以及电磁波反射造成的电磁环境的二次污染等问题,本文以ABS为基体,炭黑为吸波剂制备了满足低反射高吸收要求得复合平板吸波材料。 本文主要讨论了一下几个方面的问题: 炭黑含量对炭黑/ABS复合平板吸波材料导电性能的影响。复合平板吸波材料体电阻率随炭黑含量的增加而降低,在炭黑含量小于10wt%时,复合材料基本上属于绝缘体;在15-20wt%时出现渗滤现象,体积电阻率呈指数规律下降。当炭黑含量超过20wt%以后,随着炭黑含量的增加体电阻率降低缓慢。 炭黑含量对单层炭黑/ABS复合平板吸波材料吸波性能的影响。炭黑含量从5wt%增加到30wt%,5wt%时材料完全没有吸波性,从10wt%时材料开始出现吸波性,吸收性能随炭黑含量的增加总体上呈上升的趋势。 比较单、双层炭黑/ABS复合平板吸波材料的吸波性能,研究了双层中的匹配层、吸收层炭黑含量变化,吸收层厚度变化对材料吸波性能的影响。发现与单层结构相比,其吸波频段较宽,有较好的吸收效能,双层结构中变换层起到了波阻抗匹配的作用,降低复合材料表面反射率,增加了吸收损耗。发现不同参数组合的炭黑/ABS双层结构的吸波性具有方向性。 NDZ-105型钛酸酯偶联剂对炭黑/ABS复合平板吸波材料导电性能和吸波效能的影响。加入过量的偶联剂后吸波效能明显提高、吸波频率也明显变宽,最大吸收峰从15.63dB增加到21.76dB。同时发现偶联剂对吸波材料拉伸强度有明显改善。借助其对吸波效能的分析,对偶联剂影响吸波材料力学性能的机理进行了探讨。
王翠平[9]2006年在《复合铁氧体微波吸收材料吸波性能研究》文中研究表明微波吸收材料是一种重要的功能材料，它在军事技术、信息和环保科学领域获得广泛的应用和发展。近年来，随着电子技术的迅速发展，电磁波辐射的危害性越来越得到人们的高度重视，因此如何有效防止电磁波辐射的干扰，已经成为人们关心的问题。 铁氧体具有优良的吸波性能，作为微波吸收材料能够减少目标物对雷达的散射，目前，吸波材料的研究正朝着吸收率高、涂层薄、吸收频带宽、质量轻、抗磨蚀及成本低的方向发展。通过在铁氧体中加入其它吸波介质组成复合吸收剂，可使电磁参数得到较好匹配。在实际使用中已经发现通过将铁氧体和其他多种材料复合能够提高材料的吸波性能。 本文采用化学共沉法制备出不同Ni含量的NiZn铁氧体粉料，测试它们的吸波性能，并研究了磁织构化处理对复合材料的吸波性能的影响。将Li取代Ni，采用氧化法制备了不同Li含量LiZn铁氧体材料，测试了不同配方下的吸波性能，找出了最好的配方，并研究了不同类型的掺杂对其吸波性能的影响。实验中同时用XRD测试了它们的结构，用阻抗分析仪测试铁氧体的磁谱。在此基础上，将NiZn铁氧体、LiZn铁氧体和六角晶系Sr铁氧体复合，以及将它们制备网状基多涂层结构材料，提高了材料的反射损耗和材料的吸波带宽。 试验发现：(1)材料的吸波性能与配方有很大关系，当NiZn铁氧体配方为Ni_(0.35)Zn_(0.65)Fe_2O_4时，材料的起始磁导率、复磁导率及吸波性能最好，不同方向的磁织构化处理对样品吸波性能影响较大，垂直磁织构化处理的优于水平磁织构化处理的样品；(2)LiZn铁氧体的配方为(LiFe)_(0.4)Zn_(0.2)Fe_2O_4和(LiFe)_(0.45)Zn_(0.1)Fe_2O_4时，材料的吸波性能相对较好；对其进行掺杂后发现少量的CaO(1wt％)可以提高材料的吸波性能；(3)将LiZn铁氧体、NiZn铁氧体掺入Sr铁氧体基的复合材料中，有效地提高了材料的吸波性能。 将上述三种铁氧体分别涂在正交平纹织物上，做成多层结构，发现这种多层结构面密度明显降低，达到0.212g/cm~2，吸波性能较好，耐磨性能明显提高，有适用于携带式装备的潜在能力。
参考文献：
[1]. 电磁波屏蔽材料的电磁特性研究及低反射、高吸收梯度功能设计[D]. 毛健. 四川大学. 1999
[2]. 包覆型短碳纤维的制备和电磁性能的研究[D]. 喻冬秀. 华南理工大学. 2007
[3]. 低反射高吸收电磁屏蔽材料的研究现状[J]. 杜军, 张平, 田飞. 太原师范学院学报(自然科学版). 2009
[4]. 电磁波屏蔽材料梯度功能设计(Ⅰ)──基本原理及材料可行性初探[J]. 毛健, 涂铭旌, 陈家钊, 黄婉霞, 吴行. 功能材料与器件学报. 1999
[5]. 防电磁信息泄密宽频带电磁波屏蔽集成复合材料研究[D]. 管登高. 四川大学. 2004
[6]. CNWs(CNTs)/Si_3N_4复相陶瓷的微结构与电磁性能研究[D]. 潘红星. 西北工业大学. 2017
[7]. 碳纳米管复合电磁屏蔽涂料的研究[J]. 杜磊, 张海燕, 黄耀林, 张敏. 材料研究与应用. 2010
[8]. 炭黑/ABS复合平板吸波材料的研究[D]. 胡雅琴. 大连理工大学. 2006
[9]. 复合铁氧体微波吸收材料吸波性能研究[D]. 王翠平. 安徽大学. 2006
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