内容发布更新时间 : 2024/4/30 16:54:21星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
结构型吸波复合材料制备与吸波性能研究
结构型吸波复合材料是兼顾吸波性能和力学性能的雷达波隐身材料，具有可设计性强、吸波频带宽、承载与吸波有机结合、增重小、可避免表面涂层脱落等优点，是当前最受瞩目的研究领域之一。本文较系统地研究了结构型吸波复合材料层合板的设计、层合板制备技术、吸波剂制备技术与表征、玻璃纤维表面磁改性、环氧树脂磁改性、吸波剂/环氧树脂复合树脂电磁特性、S玻璃纤维/环氧树脂复合材料吸波性能和力学性能、复合材料吸波性能优化技术等内容，取得了很多有应用价值的研究成果。
（1）在复合材料吸波性能设计方面，针对两种典型类型的结构型吸波复合材料的吸波性能和力学性能进行了设计。针对单层铺层的吸波性能设计难题，提出了等效网格法设计思想，将整体铺层抽象成一个由片状“环氧树脂粉体”均匀分布的复合材料，计算出铺层的等效电磁参数。
（2）在吸波剂研制方面，采用“退火脆化+高能球磨”工艺制备了400目FeCuNbSiB非晶粉体，在非晶粉体基础上，通过晶化退火处理，得到软磁性能优异的FeCuNbSiB纳米晶粉体，粉体晶粒尺寸15nm左右，粉体呈现片状，粉体采用SiO2包覆；采用液相还原法制备了球形超细Ni粉体，单个粉体粒径60100nm，团聚体粒径约250300nm；采用碳还原法制备了氧化锌晶须；采用“化学共沉+高温助熔”工艺分别制备出六角晶系Ba（Zn0.75Co0.25）2Fe16O27铁氧体粉体和Ba（Zn0.25Co0.75）2Fe16O27铁氧体粉体，粉体经过400目筛分后得到粒径小于38μm的铁氧体粉体。比较分析了FeCuNbSiB纳米晶粉体、超细Ni粉体、FeSiAl粉体、六角晶系Ba（Zn0.75Co0.25）2Fe16O27铁氧体粉体和Ba（Zn0.25Co0.75）2Fe16O27铁氧体粉体吸波剂的电磁
参数，每种吸波剂均具有特点。
具有良好吸波性能的吸波剂是FeCuNbSiB纳米晶粉体、FeSiAl粉体、超细Ni粉体。（3）针对玻璃纤维表面磁改性，研究了一种具有良好电磁波吸收特性的玻璃纤维布的制备方法。
采用液相还原法制备了纳米铁镍合金粉体，利用纳米粉体的物理吸附特性使粉体在玻璃纤维布中得到很好地分散，该粉体填充在玻璃纤维布表面和缝隙里，最终得到具有优良的电磁性能的玻璃纤维布。制备出的吸波玻璃纤维呈现出金属色泽，粉体与布结合力好，有一定的磁性。
（4）开发了吸波剂梯度分布的结构型复合材料RTM成型技术。开发了应用于SMC成型方法的预浸料工艺，找到了环氧树脂触变剂和环氧树脂预浸料专用固化剂。
制备的复合材料层合板，树脂基体与纤维界面结合牢固，尺寸稳定、表面光洁、阻燃。S玻璃纤维/环氧树脂复合材料层合板具有优良的力学性能：拉伸强度大于500MPa，弯曲强度大于400MPa。
（5）研究了FeCuNbSiB纳米晶粉体、超细Ni粉体、铁氧体（0.25）、铁氧体（0.75）四种吸波剂在橡胶基体中的吸波性能。研究表明，FeCuNbSiB纳米晶粉体和超细Ni粉体具有良好的吸波性能，尤其是400目的FeCuNbSiB纳米晶粉体吸波性能最佳。
吸波性能最佳和最具有实用价值的材料是“80wttCuNbSiB纳米晶粉体（400目）/橡胶材料”，其tan e+tan m的值在212GHz频率范围内0.61.4，值0.23，材料与玻璃纤维/环氧树脂材料阻抗匹配。该材料可以作为玻璃纤维/环氧树脂复合材料层合板中的夹层，承担吸波功能。
（6）研究了FeCuNbSiB纳米晶粉体、超细Ni粉体、铁氧体（0.25）、铁氧体（0.75）四种吸波剂在环氧树脂基体中的吸波性能。研究表明，FeCuNbSiB纳米晶粉体和超细Ni粉体具有良好的吸波性能，尤其是400目的FeCuNbSiB纳米晶粉体吸波性能最佳。
FeCuNbSiB纳米晶粉体/环氧树脂材料的整体吸波特征为：在
22.5GHz频率范围内随频率f增加而显著降低，值在2GHz时为46，在2.5GHz时大幅度降低到1.5，在大于4GHz时值约为1；吸波剂含量越高，值越大。值随频率的变化规律与值相同；材料在频率大于2.5GHz时与玻璃纤维/环氧树脂铺层的阻抗匹配，而在频率22.5GHz时与空气阻抗匹配；吸波剂含量越高，其磁损耗角正切值tan m值越大，而且在2.512GHz频带内一直非常稳定，显示了良好的宽频特性。
FeCuNbSiB粉体/环氧树脂体系是最好的吸波基体材料。对于RTM成型、模压成型方法，选取50wttCuNbSiB粉体/环氧树脂体系能够兼顾材料的成型性能和吸波性能；对于夹层层合板、SMC成型来说，可以选取80wttCuNbSiB粉体/环氧树脂体系。
50wttCuNbSiB粉体/环氧树脂体系中粉体积含量很低（11%），整个体系具有良好的流动性；50wttCuNbSiB粉体/环氧树脂体系的磁损耗角正切值tan m值在212GHz频带内一直波动在0.3左右，具有良好的宽频吸波性能。在阻抗匹配方面，在频率大于2.5GHz时与玻璃纤维/环氧树脂铺层的阻抗匹配（≈0.25），而在频率22.5GHz时与空气阻抗匹配（≈1）。
较50wttCuNbSiB粉体/环氧树脂体系，80wttCuNbSiB粉体/环氧树脂体系的吸波性能更优，但树脂流动性较差，因此适合于夹层层合板、SMC成型。（7）