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《面向磁控吸波涂層的Fe基復(fù)合材料制備及電磁性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、面向磁控吸波涂層的Fe基復(fù)合材料制備及電磁性能研究重慶大學(xué)博士學(xué)位論文學(xué)生姓名：楊平安指導(dǎo)教師：余淼教授專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一七年十月PreparationandElectromagneticPropertiesofIronBasedCompositesforMagnetronabsorbingcoatingsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’DegreeofEngineeringByYangP
2、inganSupervisedbyProf.YuMiaoSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOptoelectronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober,2017中文摘要摘要隨著現(xiàn)代電子信息和雷達(dá)探測技術(shù)的飛速創(chuàng)新發(fā)展，使得各種電子設(shè)備，特別是工作頻率處于X波段（8～12GHz）的關(guān)鍵電子設(shè)備在軍事與民用中廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致人們的生活環(huán)境中充斥著各種電磁波。如何解決電磁波帶來的電磁輻射污染以及實現(xiàn)武器裝備的雷達(dá)隱身受到了普遍的關(guān)注，而
3、其核心技術(shù)之一是相關(guān)電磁波吸收材料的研發(fā)。鐵磁吸波劑顆粒材料具有良好的阻抗匹配特性，高的Snoek’s截止頻率、飽和磁矩以及居里溫度，表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波損耗能力，一直是吸波材料發(fā)展的重要方向。然而目前的鐵磁吸波劑還無法滿足理想吸波材料頻帶寬、吸收強、厚度薄、質(zhì)量輕的要求，同時智能化是雷達(dá)隱身技術(shù)應(yīng)對復(fù)雜多變戰(zhàn)場環(huán)境必然的發(fā)展趨勢。為此，本文旨在采用簡單的方法制備具有優(yōu)異吸波性能的Fe吸波劑顆粒，特別是針對X波段，有效拓展吸收頻帶、增強吸收強度。主要通過操作簡單、反應(yīng)迅速、易于控制的原位還原法在常溫常壓下制備各向異性結(jié)構(gòu)的花狀微米級Fe顆粒和桑葚狀納米Fe顆粒，以此來對
4、Fe吸波劑顆粒普遍存在的渦流與趨膚效應(yīng)進(jìn)行有效的抑制，改善電磁性能，提高吸波效果。同時，利用溶膠-凝膠和原位聚合工藝對桑葚狀納米Fe顆粒進(jìn)行SiO2和碳介電殼層包覆，形成核殼結(jié)構(gòu)顆粒，以提高顆粒的抗氧化、抗腐蝕以及單分散性，并且利用磁損耗和介電損耗材料電磁參數(shù)的互補性提升顆粒對電磁波的衰減能力。此外，利用Fe吸波劑顆粒的軟磁特性，從制備的顆粒中選擇兼具優(yōu)良吸波性能和高飽和磁化強度的Fe基顆粒，采用磁流變材料的工藝技術(shù)制備Fe基復(fù)合材料，以研究顆粒的各向異性分布對材料吸波性能的影響，分析其規(guī)律，并搭建相應(yīng)的測試裝置，對通過磁場調(diào)控Fe基復(fù)合涂層的吸波性能進(jìn)行測試與驗證。
5、研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下：①通過在微米級羰基鐵顆粒（CIP）表面沉積Fe納米片成功制備出花狀CIP，在研究反應(yīng)物濃度、組分以及條件對合成產(chǎn)物形貌的影響的基礎(chǔ)上，提出花狀CIP顆粒的合成機理為在表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的空間位阻作用下，CIP與反應(yīng)生成的Fe核-H2氣泡相互碰撞、結(jié)合并層層聚集沉積。吸波性能測試結(jié)果顯示，花狀CIP具有更好的電磁波吸收性能。相比于CIP，花狀CIP的最小反射損耗（RL）降低了46.05%達(dá)到-35.49dB，并且在X波段的有效吸收帶寬（RL<-20dB）拓展了57%。對花狀CIP的制備工藝進(jìn)行改進(jìn)，通過磁場誘導(dǎo)Fe納米片自組裝制
6、備出平均粒徑為3μm的三維分層結(jié)構(gòu)的花狀α-Fe顆粒，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的電磁吸波性能。在匹配厚度為3mm時，其RL值小于-10dB的范圍覆蓋了整個X波段和部分Ku波段達(dá)到6.2GHz；在厚度為5.5mm時，其最小RL值達(dá)到-33.1dB。花狀I(lǐng)重慶大學(xué)博士學(xué)位論文Fe顆粒能夠獲得優(yōu)異的吸波性能的主要原因在于各向異性結(jié)構(gòu)的花狀形貌有利于形成不連續(xù)網(wǎng)絡(luò)、增加對入射電磁波的漫反射以及形成更多的界面電荷極化，從而增強電磁波的入射與吸收。②在花狀α-Fe顆粒的制備工藝基礎(chǔ)上，改用注射方式加入反應(yīng)溶液，制備出桑葚狀納米Fe顆粒。微觀形貌分析顯示，桑葚狀納米Fe顆粒的粒徑為幾百納米，
7、并且是由粒徑為幾十納米的小顆粒自主裝而成。研究分析其生長機理為注射加料使得局部生成的大量Fe核-H2氣泡相互聚集形成幾十納米的小顆粒，然后在以磁力、重力以及H2氣泡的浮力為主要推動力的作用下自主裝、結(jié)合形成桑葚狀納米顆粒。制備的關(guān)鍵在于反應(yīng)溶液中形成還原、成核、聚集、自組裝和下沉的動態(tài)平衡與調(diào)節(jié)過程。由于納米級的桑葚狀Fe顆粒的粒徑在趨膚深度以下，還具有量子效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)以及表面效應(yīng)等有利于界面極化和散射的性質(zhì)，從而具有優(yōu)異的吸波性能。在3mm厚度下，最小RL達(dá)到-29.57dB，并且RL值小于-10dB的帶寬達(dá)到8.38GHz，覆蓋了整個X波段、
