碳纤维吸波材料的研究进展_吴红焕
2 mm短切碳纤维吸波涂层的制备与吸波性能
2 mm短切碳纤维吸波涂层的制备与吸波性能陶睿;刘朝辉;班国东;罗平;舒心【摘要】基于雷达吸波涂层薄、轻、宽、强的要求,以2 mm短切碳纤维为吸收剂,水性聚氨酯为基体树脂,制备了碳纤维吸波涂层,将芳纶纸蜂窝与碳纤维吸波涂层进行匹配,并采用矢量网络分析仪测试了涂层的吸波性能.结果表明,单层碳纤维吸波涂层在厚度较薄时吸波性能较差,添加匹配层后性能有所改善.将不同碳纤维含量的吸波涂层与芳纶纸蜂窝进行匹配,制备了多层匹配碳纤维吸波涂层,涂层的吸收强度和有效吸收带宽均得到明显提升,通过调整碳纤维涂层和芳纶纸蜂窝的匹配方式,复合涂层在4.1~13.6 GHz频率范围内均能实现有效吸收.%Based on the requirements of "thin, light, wide and strong" of radar absorbing coating, the radar absorbing coating was prepared by using short carbon fiber as absorbent and waterborne polyurethane as matrix resin, the aramid honeycomb was used to match with the carbon fiber coating, and the absorbing properties of the coating were tested by the vector network analyzer. The results show that the absorbing properties of single layer carbon fiber absorbing coating are poor when the thickness is thin, and the performance can be slightly improved after the matched layer is adopted. Multilayer matched carbon fiber absorbing coatings were prepared by using the aramid honeycomb to match with carbon fiber absorbing coating with different carbon fiber contents, the absorption intensity and effective absorption bandwidth of the coating were improved obviously. By changing the matching methods, the composite coating can achieve effective absorption in frequency range of 4.1~13.6 GHz.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)010【总页数】4页(P2018-2021)【关键词】短切碳纤维;芳纶纸蜂窝;吸波涂层;宽频【作者】陶睿;刘朝辉;班国东;罗平;舒心【作者单位】后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;后勤工程学院化学与材料工程系,重庆401311【正文语种】中文【中图分类】TB34现代科学技术的日益发展，电磁辐射大幅增加，导致严重的电磁污染，对环境和人体健康都造成了一定的危害，使用吸波涂层可以较为有效缓解电磁污染问题[1,2]。
碳纤维集合体材料吸波性能研究进展
２１ ０ ０年 １ ２月
扬 帅ｆ 业 大 学 学 报 职
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碳 纤 维 集 合 体 材 料 吸 波 性 能 研 究 进 展
现 今 由于科 技 的飞速 进步 ， 电脑 设备 、 无线 电 话 、 信 设备 、 通 网络 和高 频装 置 得 到 广泛 使 用 ， 而
且 随着 通信 基站 建 设 和 各 类 电 子产 品大 量 普 及 ，
产生 的 电磁 波辐 射 正 在 不断 增 加 ｊ 。据 美 国环 保 局 的调查 ，８ 以上 的人 要 经 常接 触 到 不 同程 ９％ 度 的 电磁辐 射 。经 测 试 和调 查 研 究 ， 量 的 电磁 过
护材 料 的 国家 ， 制 定 出相 应 评 价 标 准 。德 国开 并 发 的 Ｓ ｏ ｔｘ 物 用 聚 酯 或 聚 酰 胺 纤 维 与 铜 、 ｎ ｗｅ 织 不 锈钢 、 或其他 金属 合金 混纺 后织 制而 成 ， 以保 碳 可 护人类 免 遭不 可知 的有 害 电磁 辐 射 』 。有 学者 提 出用碳 纤维 与 纺 织纤 维 混 合 ， 作 出具 备较 强 制 吸波 性 能的 纺织 品 。 目前 ， 类 产 品 存 在 的 问题 这 是低 温处 理 的碳 纤维 机械 性 能较差 ， 纤维 无 卷 曲 ，
严 重 的干扰 。
１ 碳纤 维 吸波材 料 碳 纤维 由于具 有 密度小 、 强度 高 、 化学稳 定性
好 和导 电性能 良好 等优 点 ， 已成 为 电磁 屏 蔽材 料
研究 的新 热点 之一 。德 国是 最早研 究 电磁辐 射 防
吸波材料的研究进展
吸波材料的研究进展摘要：吸波材料的研究是隐身技术发展的关键，吸波剂的好坏对于吸波材料的性能有很大的影响。
本文在对吸波材料以及其吸波原理进行介绍的基础上，大体阐述了有关吸波材料的研究进展，通过对几种常用的微波吸波剂的介绍，提出了未来吸波材料的发展将向着”薄、轻、宽、强”和耐腐蚀性等方面进行研究。
关键词：吸波材料吸波材料分类研究进展一、吸波材料的简介吸波材料是指能将投射在它表面的电磁波能量吸收并通过材料介质损耗转变为热能等其他形式的能量的一类材料，一般由基体材料（或粘结剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。
在工程上应用的吸波材料不仅在较宽频带内对电磁波的吸收率较高，还应该具备质量轻、耐高温、耐潮湿、抗化学腐蚀等特性。
一般情况下，吸波材料需要最大限度地使入射电磁波进入到吸波材料内部，从而减少电磁波的直接反射，即要求材料满足阻抗匹配；并且进入材料内的电磁波能迅速地被全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配[1]。
二、吸波材料的分类目前吸波材料分类较多，分类方法也有多种，现大致分为以下四种。
1.按材料成型工艺和承载能力，可分为涂型吸波材料和结构型吸波材料前者是将混合后的吸收剂（金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等）与粘合剂涂覆于目标表面形成吸波涂层，其具有操作方便，吸波性能好、工艺简单和容易调节等优点，广泛受到世界各国的重视。
后者是具有承载和吸波的双重功能通常将吸收剂分散在层状结构材料中，或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料（如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等）为面板，蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构。
2.按吸波原理，吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类吸收型吸波材料通过本身对雷达波进行吸收损耗可分为复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变/宽频0吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体三种基本类型；干涉型吸波材料则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消，这类材料的缺点是吸收频带较窄。
3.按材料的损耗机理，吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型三大类碳化硅石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；电介质型吸波材料的机理为介质极化驰豫损耗，如钛酸钡之类；铁氧体、羟基铁等属于磁介质型吸波材料，它的损耗机理主要是铁磁共振吸收。
吸波超材料研究进展
吸波超材料研究进展一、本文概述随着现代科技的不断进步，电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛，然而，电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。
为了有效地解决这一问题，吸波超材料应运而生。
吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料，能够实现对电磁波的高效吸收，因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述吸波超材料的研究进展，包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。
将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性，阐述其吸波原理及影响因素。
然后，将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。
接着，将讨论吸波超材料的制备方法，包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。
将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述，读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解，并为进一步的研究和开发提供有益的参考。
二、吸波超材料的基本原理吸波超材料，作为一种人工设计的复合材料，其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。
吸波超材料通过特定的结构设计，能够有效地调控电磁波的传播行为，从而实现高效的电磁波吸收。
吸波超材料的设计往往采用亚波长结构，这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径，使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉，从而增加电磁波与材料的相互作用时间，提高电磁波的吸收效率。
吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率，这使得电磁波在材料内部传播时，会经历与常规材料不同的物理过程。
当电磁波进入吸波超材料时，由于介电常数和磁导率的负值特性，电磁波的传播方向会受到调控，从而实现电磁波的高效吸收。
吸波超材料还可以通过引入损耗机制，如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等，将电磁波的能量转化为其他形式的能量，如热能，从而实现电磁波的衰减和吸收。
这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。
吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制，实现电磁波的高效吸收。
吸波材料的研究进展
吸波材料的研究进展摘要：吸波材料的研究是隐身技术发展的关键，吸波剂的好坏对于吸波材料的性能有很大的影响。
本文在对吸波材料以及其吸波原理进行介绍的基础上，大体阐述了有关吸波材料的研究进展，通过对几种常用的微波吸波剂的介绍，提出了未来吸波材料的发展将向着”薄、轻、宽、强”和耐腐蚀性等方面进行研究。
关键词：吸波材料吸波材料分类研究进展一、吸波材料的简介吸波材料是指能将投射在它表面的电磁波能量吸收并通过材料介质损耗转变为热能等其他形式的能量的一类材料，一般由基体材料（或粘结剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。
在工程上应用的吸波材料不仅在较宽频带内对电磁波的吸收率较高，还应该具备质量轻、耐高温、耐潮湿、抗化学腐蚀等特性。
一般情况下，吸波材料需要最大限度地使入射电磁波进入到吸波材料内部，从而减少电磁波的直接反射，即要求材料满足阻抗匹配；并且进入材料内的电磁波能迅速地被全部衰减掉，即要求材料满足衰减匹配[1]。
二、吸波材料的分类目前吸波材料分类较多，分类方法也有多种，现大致分为以下四种。
1.按材料成型工艺和承载能力，可分为涂型吸波材料和结构型吸波材料前者是将混合后的吸收剂（金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等）与粘合剂涂覆于目标表面形成吸波涂层，其具有操作方便，吸波性能好、工艺简单和容易调节等优点，广泛受到世界各国的重视。
后者是具有承载和吸波的双重功能通常将吸收剂分散在层状结构材料中，或是采用强度高、透波性能好的高聚物复合材料（如玻璃钢、芳纶纤维复合材料等）为面板，蜂窝状、波纹体或角锥体为夹芯的复合结构。
2.按吸波原理，吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类吸收型吸波材料通过本身对雷达波进行吸收损耗可分为复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变/宽频0吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体三种基本类型；干涉型吸波材料则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消，这类材料的缺点是吸收频带较窄。
3.按材料的损耗机理，吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型三大类碳化硅石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；电介质型吸波材料的机理为介质极化驰豫损耗，如钛酸钡之类；铁氧体、羟基铁等属于磁介质型吸波材料，它的损耗机理主要是铁磁共振吸收。
吸波纤维的研究现状
吸波纤维的研究现状提要：本文从现代社会中的电磁辐射危害入手,对吸波材料的定义、原理、应用形式等方面进行了概述,并按照其材质特点进行分类研究,对碳纤维、碳化硅纤维和金属纤维等吸波材料的研究现状进行了综述。
关键词:吸波纤维;碳纤维;碳化硅纤维;金属纤维1、前言随着各种电器、电子设备在现代社会中的极大普及,电子电气设备的使用越来越频繁和广泛,所有这些不可避免向环境辐射电磁能量。
这些电磁能量给人们正常的生活与工作带来许多危害。
由此,吸波材料的性能研究与实际应用被越来越多地关注。
所谓吸波材料,是指能够吸收衰减入射的电磁波,并将其电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。
吸波材料按材料成型工艺和承载能力可分为涂敷型和结构型。
涂敷型吸波材料是将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于目标表面形成吸波涂层;而结构型吸波材料,则通常是将吸收剂(粉剂、纤维等形式)分散在由特种纤维(如石英纤维、玻璃纤维等)增强的结构材料中所形成的结构复合材料,它具有承载和吸收雷达波双重功能。
其中,吸波纤维作为一类具有鲜明特点的结构型吸波材料,与日常织物共混后形成的纤维吸波材料,既具有较优良的吸波性能,又具有体积质量轻、实施方法易,敷设范围广等优点,因而成为近年来吸波材料的一大研究发展趋势。
按照纤维吸波材料的吸波纤维材质不同,比较具有代表性的主要有以下几种:2、碳纤维隐身用的特种碳纤维是制造吸波材料的关键。
碳纤维结构吸波材料具有承载和减少雷达比反射面的双重功能,是功能与结构一体化的优良微波吸收材料。
与其它吸波材料相比,它不仅具有硬度高、高温强度大、热膨胀系数小、热传导率高、耐蚀、抗氧化等特点,还具有质轻、吸收频带宽的优点。
目前认为,碳纤维作为树脂增强体加入,添加的碳纤维量达40%甚至更多,这种碳纤维复合材料对电磁波几乎是全反射,只有经过特殊处理的碳纤维才具有一定的吸波性能。
这些特殊处理方法主要有邹田春等人[3]将对称振子结构应用于吸波材料的设计中,采用粘胶基活性碳毡作为振子臂的材料,并在两臂间接以电阻。
碳基吸波材料的研究进展
2、市场需求
随着无线通信、航空航天、军事等领域的快速发展，对吸波材料的需求日益 增长。尤其是在5G、6G通信技术的发展中，由于其高频段的特点，对吸波材料的 要求更加严格。因此，市场对高效、轻质、环保的碳基碳基吸波材料方面取得了许多重要成果。例如，中国科 学院上海硅酸盐研究所成功制备出了具有优异吸波性能的碳化硅纳米线，其吸收 电磁波的频率范围较宽，具有很好的应用前景。此外，还有研究者在石墨烯中引 入磁性元素，制备出了具有磁性的石墨烯复合材料，从而拓展了其应用范围。
1、卫星导航系统
在卫星导航系统中，由于高频率电磁波的干扰，会对定位精度和稳定性产生 不利影响。碳基吸波材料可以有效地吸收这些干扰电磁波，提高卫星导航系统的 性能。
2、光电探测器
光电探测器在军事、航空航天、环境监测等领域有着广泛应用。在这些领域 中，探测器需要尽可能地减少外部电磁场的干扰，以获得准确的光电信号。碳基 吸波材料可以有效地吸收电磁场，提高光电探测器的稳定性和可靠性。
应用前景
由于碳基复合吸波材料具有优异的电磁吸收性能和稳定的物理化学性质，因 此具有广泛的应用前景。例如，它可以应用于军事装备中，吸收雷达波和无线电 信号，提高装备的隐身性能；可以应用于室内装饰材料中，吸收电磁辐射，保护 人体健康；可以应用于汽车、高铁等交通工具中，吸收电磁噪声，提高乘坐舒适 度；还可以应用于电子设备中，吸收电磁干扰，提高设备的稳定性和可靠性。
参考内容
引言：
随着现代科技的快速发展，电磁波的应用越来越广泛，与此电磁波的污染问 题也日益严重。为了有效吸收和衰减电磁波，吸波材料成为了研究的热点。碳纳 米管作为一种新型的纳米材料，具有优异的物理化学性能，近年来也被广泛应用 于吸波材料领域。本次演示将详细介绍碳纳米管吸波材料的研究进展。
纤维类雷达波吸收剂的研究进展
纤维类雷达波吸收剂的研究进展郭伟凯 李家俊 赵乃勤 周福刚(天津大学材料学院,天津 300072)文 摘 对目前吸波材料中用的纤维吸收剂碳纤维、碳化硅纤维、金属纤维等的吸波特性、改性方法作了回顾,得出不同纤维的混杂和采用异型纤维是得到宽、轻、薄、强的结构吸波材料的有效方法。
关键词 吸波材料,碳纤维,碳化硅纤维,多晶铁纤维,混杂纤维,异型纤维Development of Fibers as Radar Wave AbsorbersG uo Weikai Li Jiajun Zhao Naiqin Zhou Fugang(School of Material Science&Engineering,T ianjin University,T ianjin 300072)Abstract This article is a review on present abs orbing characteristics and m odifications of several fibers such as carbon fiber,silicon carbide fiber,metallic fiber,etc.Hybrid fibers and non2circular fibers are high performance fibers for obtaining the wide,light and thin structural abs orbing materials.K ey w ords Abs orbing material,Carbon fiber,Silicon carbide fiber,Iron fiber,Hybrid fiber,N on2circular fiber1 前言雷达吸波结构材料是由吸收剂和能透过雷达波的基体材料复合而成,经历了由单一纤维到混杂纤维、由次承力件到主承力件、由热固性树脂到热塑性树脂的发展过程。
碳纤维集合体材料吸波性能研究进展
碳纤维集合体材料吸波性能研究进展吴瑜;周胜;徐增波【摘要】综述了未经任何改性处理的碳纤维集合体在复合材料中的排列方式对吸波效果的影响,如平行、垂直和正交排列等,阐述了碳纤维集合体的吸波材料的研究现状和机理分析的最新进展,对了解该领域研究工作具有一定的借鉴作用.【期刊名称】《扬州职业大学学报》【年(卷),期】2010(014)004【总页数】5页(P37-41)【关键词】碳纤维集合体;排列方式;吸波性能;综述【作者】吴瑜;周胜;徐增波【作者单位】东华大学纺织学院,上海,201620;扬州职业大学,江苏,扬州,225009;扬州职业大学,江苏,扬州,225009【正文语种】中文【中图分类】TS102.4现今由于科技的飞速进步,电脑设备、无线电话、通信设备、网络和高频装置得到广泛使用,而且随着通信基站建设和各类电子产品大量普及,产生的电磁波辐射正在不断增加[1,2]。
据美国环保局的调查,98%以上的人要经常接触到不同程度的电磁辐射。
经测试和调查研究,过量的电磁辐射对人体具有一定的危害[3]。
据科学家的深入研究,电磁辐射危害人体健康主要体现在对中枢神经系统、内分泌、心血管、免疫系统、造血系统的影响及对生殖系统和后代的影响,还会引起对眼的损伤,甚至电磁波还有一定的致癌作用[4]。
电磁污染不仅严重危害人类和其它生物的健康,而且对通讯设备和电气电子设备的正常运行造成严重的干扰[5]。
1 碳纤维吸波材料碳纤维由于具有密度小、强度高、化学稳定性好和导电性能良好等优点,已成为电磁屏蔽材料研究的新热点之一。
德国是最早研究电磁辐射防护材料的国家,并制定出相应评价标准。
德国开发的Snowtex织物用聚酯或聚酰胺纤维与铜、不锈钢、碳或其他金属合金混纺后织制而成,可以保护人类免遭不可知的有害电磁辐射[6-8]。
有学者提出用碳纤维与纺织纤维混合,制作出具备较强吸波性能的纺织品。
目前,这类产品存在的问题是低温处理的碳纤维机械性能较差,纤维无卷曲,抱合力低,影响产品的加工和使用性能[9]。
碳纤维吸波材料的研究进展
碳纤维吸波材料的研究进展
吴红焕;王晓艳;张玲;朱冬梅;周万城
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2007(021)005
【摘要】通过对碳纤维在复合材料中吸波性能的研究,得出通过控制碳纤维的长度和含量,以及采用化学掺杂或异型截面是得到频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强结构吸波材料的有效方法,同时大力开展螺旋碳纤维和碳纳米管的研究是加快进展的新方向.
【总页数】4页(P115-117,124)
【作者】吴红焕;王晓艳;张玲;朱冬梅;周万城
【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安,710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安,710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安,710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安,710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TQ342
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碳纤维复合吸波涂层材料的性能影响研究班国东;刘朝辉;叶圣天;杨宏波;陶睿;罗平;向玩风【摘要】以水性聚氨酯为基,碳纤维为填料,制备了碳纤维复合吸波涂层材料.采用扫描电镜、差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和矢量网络分析仪对碳纤维复合吸波涂层材料的结构与性能进行了测试和表征.实验结果表明:碳纤维复合吸波涂层材料为碳纤维和水性聚氨酯的物理结合,随着碳纤维含量的增加和厚度的增大,碳纤维复合吸波涂层材料的反射率峰值均向低频移动,当碳纤维含量为0.8%,涂层厚度为1.2 mm时,碳纤维复合吸波涂层的反射率峰值达到-6.01 dB,小于-5 dB的带宽为4.2 GHz,涂层面密度为1.02 kg/m2.%The carbon fiber composite absorbing coating materials were synthesized with waterborne polyurethane as carrier and carbon fiber as filler. The microstructure and properties of the carbon fibers composite absorbing coating materials were characterized by means of scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry, Fourier infrared spectrometer, X-ray diffraction analyzer and vector network analyzer. The results confirmed that carbon fiber composite absorbing coating material was the physical combination of carbon fibers and waterborne polyurethane. With the increase of carbon fibers content and the thickness of the coating, the peak reflectivity of carbon fiber composite absorbing coating materials moved to low frequency; when carbon fiber content was 0.8% and the thickness of the coating was 1.2 mm, the peak reflectivity of carbon fiber composite absorbing coatings material reached 6.01 dB with a -5 dB bandwidth of nearly 4.2 GHz, level density of which was 1.02 kg/m2.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】5页(P449-453)【关键词】碳纤维;吸波涂层材料;反射率;性能;影响【作者】班国东;刘朝辉;叶圣天;杨宏波;陶睿;罗平;向玩风【作者单位】解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;中国人民解放军 63983 部队,江苏无锡214000;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆 401311;解放军后勤工程学院化学与材料工程系,重庆401311;湖南省洞口县花园中心小学,湖南洞口 422309【正文语种】中文【中图分类】TQ637随着雷达精确制导武器的不断发展，战场上的人员和装备受到雷达侦察和打击的概率越来越大，为了提高人员的生存能力和武器装备的战斗力，世界各国都在加强雷达吸波材料的研发[1-3]。
纤维复合吸波材料的研究进展
第38卷第4期2010年4月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S V ol 38N o 4 13作者简介:王祖鹏(1985-),男,在读硕士,主要从事隐身材料技术方面的相关研究。
纤维复合吸波材料的研究进展王祖鹏 于名讯 潘士兵 厉 宁 刘永峙(中国兵器工业集团第五三研究所,济南250031)摘 要 从损耗机理出发,分类介绍了纤维复合吸波材料的研究情况,对国内外关于以磁性纤维、导电纤维、介电纤维、混杂纤维作为吸收剂的研究现状作了总结和评价,提出了纤维复合吸波材料的发展方向。
关键词 吸波材料,多晶铁纤维,碳纤维,SiC 纤维Development in study on fiber absorbing materialsWang Zupeng Yu M ing xun Pan Shibing Li Ning Liu Yongzhi(CNGC Institute 53,Jinan 250031)Abstract Research in fiber abso rbing mat erials was introduced r espectively based onlo ss mechanism.T he presentst udy on abso rbing materials co nta ining magnetic fiber ,conducting f iber ,dielectr ic fiber ,hy brid f iber w ere summar ised and reviewed at ho me and abroad.And t he dir ection of develo pment in fiber absor bing materials w as put for war d.Key words abso rbing mater ial,polycry stalline iro n f iber ,car bo n fiber ,silicon carbide fiber随着社会的不断发展,电子科技的不断进步,电磁污染的日益严重对人们正常的工作生活开始产生巨大的影响,微波吸收材料(M A M )以及电磁屏蔽材料(EM I )的产生对于当今电子技术的应用则显得尤为重要。
吸波材料的研究现状与进展
z1 、z 2 分别表示自由空间波阻抗和介质表面波阻抗，
zw = E = H
波阻抗：
µ ε
z1 = z 2 时，称波
1
吸波材料工作基本原理
对于一般材料，材料的介电常数 ε 与磁导率 µ 可写成以
式中：E 为电场强度，Ｈ为磁场强度，当 件为：
阻抗匹配，γ=0，接近于全吸收。铁氧体吸波材料的匹配条
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3
高温吸波材料
许多武器装备需要隐身的部位常常工作在高温环境下
（例如高速飞行器的表面） ，因为绝大部分磁性吸波材料居
重庆维普
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材料导报网刊
2006 年 4 月第 2 期
里温度较低，在高温下失去磁性，从而失去吸波能力，因此 磁性吸波材料一般只能用于武器常温部位的隐身。武器高温 部位的隐身必须采用高温吸波材料，一般为陶瓷吸波材料， 其吸收剂为陶瓷吸收剂。由于高温吸波材料仅仅依靠材料的 电损耗来吸收电磁波，故其吸波效率远低于磁性吸波材料， 这就要求高温吸波材料具有较大的厚度。与磁性吸收剂相 比，介电常数控制是高温吸收剂研究的重点和难点，而介电 常数的频散效应的控制则是宽频带吸收所必须追求的目标。 国内外研究的高温吸收剂主要有以下几种类型。
～
S/cm 范围内呈半导体状态时吸波效果较好。 美国已研制出一种由导电高聚物与氰酸盐晶须复合而
成的吸波材料， 具有光学透过性能， 可以喷涂在飞机座舱盖、 精确制导武器和巡航导弹的光学透明窗口上，所使用的导电 聚合物为聚苯胺混合物。 国内已研制出在 X 波段吸收－10dB 带宽达 1GHz 左右的导电高分子吸波材料，但从频宽和吸收 率上还显不足。
2.2
金属微粉吸波材料
金属微粉吸波材料具有吸波磁导率高、温度稳定性好
炭纤维表面BN涂层的制备及其介电性能
炭纤维表面BN涂层的制备及其介电性能李杨;肖鹏;周伟;罗衡【摘要】采用化学转化法在炭纤维表面制备BN涂层.首先将炭纤维浸渍硼酸和尿素的混合溶液,然后在N2气氛和不同温度下(700、800、900和1 000℃)热处理2h.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(IR)和X射线光电子能谱(XPS)对BN涂层的物相、形貌和成分进行分析,研究热处理温度对BN涂层结构的影响,以及涂层对炭纤维介电性能的影响.结果表明:浸涂了硼酸和尿素溶液的炭纤维在N2气氛下于800℃热处理2h,可制得较为均匀的BN涂层；随着浸涂-热处理次数增加,涂层质量得到改善,浸涂-热处理3次后炭纤维表面涂层均匀连续,涂层厚度约390 nm,且无剥落或开裂现象；但浸涂-热处理次数超过3次后,涂层出现剥落和开裂现象,涂层质量变差；3次浸涂-热处理后的炭纤维介电常数实部ε′为26.54～9.15,虚部ε″为35.8～31.7,与未处理炭纤维(ε′=31.6～6.3,ε″=55.6～40.6)相比,ε″下降,ε′升高.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2012(017)006【总页数】6页(P706-711)【关键词】BN涂层;浸渍涂覆;介电性能【作者】李杨;肖鹏;周伟;罗衡【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TB34雷达吸波材料指能吸收和衰减入射的电磁波，并将电磁能最终转换成热能耗散掉的一类材料[1]。
随着雷达侦测技术的进步，研制和开发新型吸波材料日趋重要。
炭纤维由于拥有高强度、高模量以及耐高温、耐疲劳和质量等优良性能而被广泛应用于雷达吸波材料中[1−2]。
连续长炭纤维对雷达波易产生强反射, 诸多学者在炭纤维表面涂覆铁氧体、镀镍或镍铁合金，一定程度上提高了炭纤维的吸波性能，但这些表面涂覆物质在高温下失去磁性而导致吸波性能下降[3−5]。
吸波材料研究进展
吸波材料研究进展黄涛黄英贺金瑞(西北工业大学西安710072)摘要：本文对新型隐身材料的研究现状进行了综述。
重点介绍了纳米技术和计算机辅助设计技术，同时对等离子技术、仿生学技术等最前沿的技术在隐身材料领域的应用及隐身材料的发展进行了展望。
关键词：隐身技术吸波材料纳米材料手征材料计算机辅助设计隐身技术始于第二次世界大战。
作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段，已被当今世界各国视为重点开发的军事高新技术，尤其是随着雷达探测技术的发展，原有的隐身技术面临着很大的挑战，迫切需要厚度薄、质量轻、频带宽、多功能的新型隐身材料。
美国国防部更是把这一要求列为重点发展计划。
近年来，随着多学科的交叉研究，吸波材料在材料的选择上有了更大的空间，特别是与具有不同特性材料的复合，使吸波材料的性能有了更大进展。
近年来材料技术的重点热门一纳米技术在吸波材料制备过程中的成功应用，使吸波材料的性质在本质上也呈现出惊人的飞跃。
而计算机辅助设计的蓬勃发展和最优化理论的运用对于确定出介质参量εr*(复介电系数)和µr* (相对复导磁率)随频率变化时介质对微波吸波性能的影响，帮助掌握各种配方与介质参量的关系，深入讨论影响介质的各种机制，从而做到按需要调整材料的参量都有很大地帮助，更可以起到指导实验方向，加快研发过程的作用。
本文将对这些新的热点做一个介绍，分析了其中仍然存在的问题并预测将来的进展。
1 纳米技术在吸波材料中的应用[1～3]纳米吸波材料具有极好的吸波特性，同时具备吸波频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点。
纳米粒子对红外和电磁波有强烈的吸收能力主要原因有两点，一方面由于纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米粒子材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少了波的反射率，使得红外探测器和雷达接收到的反射信号变得很微弱，从而达到隐身的目的。
另外一方面，纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大了3～4个数量级，对电磁波的吸收率也比常规材料大得多，这就使得红外本文受国家航天创新基金资助探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，因此很难发现被探测目标，起到隐身作用。
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碳纤维吸波材料的研究进展吴红焕,王晓艳,张 玲,朱冬梅,周万城(西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072) 摘要 通过对碳纤维在复合材料中吸波性能的研究,得出通过控制碳纤维的长度和含量,以及采用化学掺杂或异型截面是得到频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强结构吸波材料的有效方法,同时大力开展螺旋碳纤维和碳纳米管的研究是加快进展的新方向。
关键词 碳纤维 吸波材料 碳纳米管 化学掺杂中图分类号:TQ342+.742 文献标识码:APresent Development of Absorbing Composites Containing C arbon Fibers WU Honghuan,WAN G Xiaoyan,ZHAN G Ling,ZHU Dongmei,ZHOU Wancheng (State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University,Xi’an710072)Abstract The characteristic and transforming methods of short carbon fibers are discussed in this paper,in2 cluding additive lengths,contents,adulteration and non2circular section.Controlling the length and content of carbon fibers and exploiting adulteration and non2circular section are effective methods to get“wide,thin,light,strong”structure absorbing materials.At the same time,coiled carbon fibers and carbon nano2pipes are the new direction to ac2 celerate development.K ey w ords carbon fiber,absorbing material,CN Ts,chemical adulteration0 前言雷达吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波,并将电磁能转换成热能而耗散掉,或使电磁波因干涉相消的一类材料。
它由吸收剂与能透过雷达波的基体材料复合而成,经历了由单一纤维到混杂纤维、由次承力件到主承力件、由热固性树脂到热塑性树脂的发展过程[1～3]。
除一般的吸波材料外,隐身用的特种碳纤维是制造吸波材料的关键。
碳纤维结构吸波材料具有承载和减少雷达比反射面的双重功能,是功能与结构一体化的优良微波吸收材料。
与其它吸波材料相比,它不仅具有硬度高、高温强度大、热膨胀系数小、热传导率高、耐蚀、抗氧化等特点,还具有质轻、吸收频带宽的优点。
通过研究碳纤维的吸波性能和吸波机理,并对纤维吸收剂进行改性和结构设计,研制出高性能的碳纤维复合材料是现在研究的热点课题[4,5]。
但目前国内对碳纤维吸波材料的理论研究与实际应用之间仍存在一定差距,亟需进一步突破。
由于连续碳纤维对雷达波易产生强反射作用,而短切碳纤维在材料中随机分布,改善了这方面的性能,对雷达波有较好的吸收性能。
本文从短切碳纤维的吸波性能出发,总结了碳纤维的吸波特性及改性措施。
1 短切碳纤维的吸波机理及影响因素1.1 短切碳纤维的吸波性能及频响机理连续碳纤维对雷达波产生强反射作用,主要是因为电磁场在碳纤维中形成了较大的连续传导电流。
而短碳纤维在基体当中的吸波机理目前基本存在两种解释[6],一是认为短切碳纤维在吸波材料中起半波谐振子的作用。
在短切碳纤维的近区存在似稳感应场,此感应场激起耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而使雷达波能量转换为其他形式的能量,主要为热能。
另一说法认为在含短切碳纤维的吸波材料中,可以把短切碳纤维作为偶极子。
短切碳纤维偶极子在电磁场的作用下会产生极化耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而使雷达波能量转换为其它形式的能量。
碳纤维吸波材料是一种介电型吸波材料,与磁性吸收剂相比,介电常数控制是吸收剂研究的重点和难点,而介电常数频散效应的控制则是宽频带吸收所必须追求的目标。
因此,研究碳纤维吸波材料频响效应的机理至关重要。
频响效应就是随着频率的增加,介电参数的实部、虚部下降,损耗增加的现象。
其本质是在频率变化的过程中,电极化出现了极化的惯性或滞后性,以至于在不同频率电场中极化来不及响应电场的变化而出现的现象。
根据电磁波理论,随着频率的增加,当电磁波在碳纤维导体表面产生涡流时,在导线截面上的电流分布将越来越向导线表面集中,即产生趋肤效应现象。
趋肤效应越明显,产生的涡流损耗越相应地增加,从而导致电磁波的消耗。
电磁波在碳纤维之间传播时,除了涡流损耗外,在每束碳纤维之间的部分电磁波还会经散射发生类似相位对消现象引起损耗增加[7]。
1.2 添加最佳长度和含量的探索邢丽英等[8]研究了掺混短碳纤维的复合材料在电磁波作用下某些宏观物理量的响应特性。
结果表明,调整纤维长度及含量可在很宽范围内改变材料的电磁参数与衰减量;不同长度的短碳纤维在介质中的最佳填充量不同,当纤维的长度接近传输 吴红焕:女,1982年生,硕士,主要从事碳纤维结构吸波材料研究 Tel:029********* E2mail:whh—8278@波长的1/2时可对电磁波起到较大衰减作用。
赵乃勤等[9]对碳毡的研究表明,碳毡含量对吸波性能的影响存在一个最佳值。
碳毡含量太少时,造成了基体内部导电通道的不连续,削弱了材料产生涡流损耗的能力;含量太高时,显示出强反射特征;并由此制备出碳毡最佳含量为0.27wt%时,材料的吸波性能最佳,最大吸收峰值达到-36.2dB,反射衰减几乎全部在-10dB以下(即吸收率大于90%)。
西北工业大学[10]也系统地研究了8～12GHz下碳纤维含量、纤维长度(0.5～7mm)对树脂基复合材料微波介电参数的影响,发现碳纤维的长度和分散状态对复合材料的介电性能有重要影响,3～4mm碳纤维复合体的介电常数值及损耗最大。
同时也研究了碳纤维含量在0.5%～3%范围内对介电参数值的影响,结果发现,4mm以下的碳纤维复合体介电性能有一定的规律性,随着碳纤维含量增加,介电参数值及损耗增大,得出碳纤维在树脂基复合材料中的最佳填充量在3%以上;4mm以上碳纤维复合体的介电参数无明显规律。
甘永学等[11]研究表明,随着碳纤维含量的增加,复合吸收剂介电常数的实虚部均增大;而当导电纤维含量增加到一定值后,介电常数值有所降低。
因此在复合材料设计中应该寻找这一最佳含量以达到电磁参数和衰减损耗的最优化。
1.3 获得优良吸波性能的探索方法1.3.1 化学掺杂及表面改性碳纤维是一种电阻率很低的电损耗吸波材料,电磁波入射到纤维的表面被反射出来,不能直接用于吸波涂层,所以应对其进行表面金属化处理或化学掺杂以改善电磁导率,使其成为电磁损耗型吸波纤维。
高文等[12]研究了在碳纤维表面共沉积SiC 涂层对碳纤维复合材料微波性能的影响,研究表明:SiC涂层对纤维的电磁参数影响很大,可在一定程度上使其复合材料的介电常数和介电损耗角正切值减小,吸收率增加,沉积产物主要是β2SiC晶体,是SiC纤维的晶型。
马铁军[13]以碳毡为骨架,通过沉积镍或镍铁合金,可获得具有良好吸波性能的结构吸波材料;碳毡经镀镍铁合金后制备的复合材料,在9GHz和17GHz出现了两个反射衰减峰,这对拓宽吸波材料的频带宽度具有指导性参考价值。
黄小忠等[14]用溶胶2凝胶技术在碳纤维表面涂覆BaFe12O19型铁氧体,制得具有磁性涂层的连续碳纤维。
该碳纤维具有独特的电磁性能,沿轴向磁化时,可以获得较大的μ与ε。
曾祥云等[15]研究了碳纤维布镀镍吸波材料的吸波性能后发现,碳纤维布适量镀镍后有较好的吸波性能,随着镍含量的增加,吸波性能有一极大值,而且镀镍碳纤维布在KU波段的吸波性能优于X波段。
王海泉[16]利用化学气相沉积法在碳纤维表面沉积TiC,结果表明这种复合材料对频率为2GHz左右的电磁波有很强的吸收性能,且明显高于传统的吸收剂SiC、铁氧体;TiC/C复合纤维制成的吸波板在15～35GHz频段内也具有良好的电磁波吸收性能,有效带宽超过5GHz,最大吸收峰达到-15dB。
孟辉等[17]研究了镀镍的碳纤维与羰基铁粉混合制备的涂层,结果表明,其可起到减小一定面密度的效果,单独使用羰基铁粉的涂层的面密度为3.5kg/m2,而碳纤维/羰基铁粉涂层面密度则为3.2g/m2,同时反射率小于-5dB的频宽明显加宽,且向低频移动。
1.3.2 碳纤维的排布方式及吸波机理纤维取向不同而导致的各向异性在电性能上表现较为突出,因此碳纤维在复合体中的排布方式尤为重要。
沿纤维轴向,由于电流沿纤维长度方向流动具有很大的导电率;沿纤维径向,则由于电流不能洞穿纤维间的空隙而只能在横截面上流动,其导电率要小得多。
所以不同的纤维排布方式会对纤维吸波效果产生差异。
王晓红等[18]研究了不同铺层方式碳纤维复合材料的微波反射特性,结果表明,单向纤维铺层中,随着纤维与电场方向的夹角增大,材料的反射系数降低,纤维与入射电场方向的夹角绝对值是90°时反射系数最小。
郭伟凯[19]的研究表明:垂直排布方式制得的碳纤维/环氧树脂复合吸波材料的吸波性能呈各向同性,其吸波性能优于碳纤维平行和正交排布方式下制得的吸波材料性能;碳纤维间距为偶数的吸波性能优于间距为奇数的;间距成倍数关系时,它们的反射衰减曲线趋势一致。
赵东林等[20]也研究了2～18GHz碳纤维间距、排布方式对材料吸波性能的影响,结果发现垂直平行交替排布的吸波性能优于单纯垂直排布和平行排布,在8～18GHz电磁波吸收率高于90%,而厚度仅为4mm,达到实际应用的水平。
另外,垂直排布时在高频段的吸波性能有继续增大的趋势,是一种可在厘米波段甚至毫米波段性能优异的吸收剂。
赵乃勤等[9]也研究了碳纤维单向排布时材料吸波性能与纤维之间的距离及纤维含量的关系,实验在间距为8mm,1000根/束的条件下,得到了-24.7dB 的反射衰减,有效带宽为3GHz。
表明间距不同,材料的最大吸收峰值的位置不同。
随着碳纤维间距的减小,最大吸收峰位置向高频方向移动;含量增加后,材料的最大吸收峰值下降。
邹田春[21]也分别研究了平行和正交排布碳纤维复合材料的微波吸收特性,结果表明:碳纤维平行排布吸波材料只在入射电场方向与纤维排布方向平行时才具有吸波性能;随纤维间距的缩短,其反射衰减曲线的最大吸收峰向高频方向移动;纤维支数增大,吸波性能增强;正交排布碳纤维的吸波性能与纤维的间距密切相关。