新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
王 雯 王 成 国 郭 宇 陈 吻 ， ， ，
（ ．山 东 大 学 碳纤 维 研 究 中 心 材 料 液 固结 构 演变 与加 工 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 南 ２ ０ ６ ；．北 方 材 料 研 究 院 ， 南 ２ ０ ３ ） １ 济 ５０ １２ 济 ５０ １
摘 要 ： 聚丙 烯 腈 （ Ａ ） 在 Ｐ Ｎ 聚合 液 中分 别 加人 Ｆ ，ａ ｏＦ ｅｎｎ —ｅ和 Ｆ Ｃ ０ ２ 经 热 处 理后 制 备 了三 种 新 型 的 电磁 损 耗 ｅ ： ・ Ｈ ０， 型碳 基 复 合 吸波 材 料 。通 过 ｘ 射线 衍 射 仪 （ Ｒ 对 复 合 材 料 分 别 进 行 物 相 分 析 ， 种 复 合 材 料 中 ，ｅ 素 主 要 以 Ｘ Ｄ） 三 Ｆ元 Ｆ ， 的形 式 存在 。根 据所 测 得 的介 电 常数 和磁 导 率 比较 分析 了 三 种碳 基 复 合 材 料 和 纯 碳 材 料 的 吸 波 性 能 ， 果 表 ｅ０ 结 明加 入 Ｆ 和 ｎｎ—ｅ 备 的碳 基复 合 材 料 有 效改 善 了纯 碳 材 料 的输 入 波 阻 抗 匹 配程 度 ， 高 了微 波 吸 收 性 能 。结 果 ｅ ａｏＦ 制 提 表 明 ， 入 Ｆ 和 ｎｎ—ｅ 备 的 碳 基 复合 材 料 ， 层 厚 度 分别 为 １９和 ２ ２ ｍ 时 ， １ ． １ Ｇ ｚ 段 内 ， 射 损 失 加 ｅ ａｏＦ 制 涂 ． ．ｍ 在 ２７～ ８ Ｈ 频 反 值 都 小 于 一１ｄ 有效 吸收 带 宽 为 ５ ３ Ｈ 。涂 层 厚 度 均 增 至 ２ ５ ｍ， 小 反 射 损 失 值 分 别 达 到 一４ ０ Ｂ， ．Ｇ ｚ ．ｍ 最 ６和 一 ９ ８ Ｂ， ２ ． ｄ 有 效 改 善 了纯 碳 基 体 输人 波 阻抗 匹 配程 度 ， 高 了微 波 吸 收性 能 。 提 关 键 词 ：四 氧 化 三 铁 ； 基 复 合 材 料 ； 电 常 数 ； 导 率 ； 波 吸 收 碳 介 磁 微
第３ ２卷 第 １ 期
２１ ０ ２年 ２月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． １３２，Ｎｏ １ ．
Ｆｅ ｕ ｒ ２ ２ ｂｒ ａ ｙ ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩ ＣＡＬ Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬＳ
新 型 碳 基 复 合 吸 波 材 料 的 制 备 及 性 能 研 究
越 高 的要 求 。微波 吸收 材料 作为一 种 重要 的军事 隐 身功 能材 料 ， 发 展 引 起 广 泛 的关 注 。 由于 传 统 型 其 吸波 材料 密度 大 、 收 频带 窄 ， 吸 使其 应 用 受 到 限 制 ，
因此 新型 吸波 材料 的开发 成 为主要 的研 究方 向… 。
随着 现代 无线 电技 术和 雷达探 测 技术 的迅 猛发
展， 军事 防御 系统 对 武器 装 备 的隐 身 能力 提 出越 来
溶解在二 甲基 亚砜 （ ＭＳ 中 ， ６ ． Ｄ Ｏ） 在 ０５℃聚合 ２ｈ后 ４ 制得 Ｐ Ｎ聚合 液 ， Ａ 按其 固含 量 的 １％ 分 别 加入 Ｆ ， ０ ｅ ＦＣ ０ ２ ２ ｎｎ—ｅ搅拌 ０５ｈ后压制成复合 Ｐ Ｎ ｅ ２ ４・ Ｈ ０，ａｏＦ ， ． Ａ 膜， 同时压制纯 Ｐ Ｎ膜并 在 ６ Ａ ０℃下烘干 。在 Ｎ 氛 围 ，
理制得复合 Ｆ 的电磁损耗 型碳碳基复合 材料 。 ｅＯ
１２ 性 能测试 ．
１ 实 验 方 法
１ １ 实 验 制 备 ．
利 用 Ｒｇｋ Ｄ ｍ ｘｒｃ型 ｘ射线衍 射 仪 （ Ｒ ｉａｕ ／ ａ — Ｘ Ｄ）
对 复合 材料进 行 物相分 析 。把研 磨后 的粉 末 和石蜡 按重 量 比为 ３ １混 合 制 成 外 径 ７ ０ ｍ 内径 ３ ０ ： ． ｍ， ． ｍ 的试样 ， 用 网络矢 量 分 析 仪 （ ｇ ｅｔＥ ３ ３ ） ｍ 利 Ａ ｉ ｎ ８ ６ Ｂ ｌ 测量 样 品 的介 电常数和 磁导 率 。
中热处理至 ７０℃ ， ０ 制得碳 基复合材 料 ， 别标记 为样 分
品 ａｂ Ｃｄ 经研磨粉化后进行表征 。 ， ，， ，
表 １ 样 品信 息
Ｔａ ｌ Ｓ ｍ ｐｅ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ ｂｅ１ ａ ｌｓ ｉｆ ｒ ｔｏ
碳材料 ， 如碳 纤 维 、 纳 米 管等 ， 于 电损 耗 材 碳 属
“ ７ ” 划 项 目 （ ０ １ Ｂ ０ ６ １ ９３ 计 ２ １ Ｃ ６ ５０ ）
材料是 目前研 究 的 热点 课题 。本研 究从 碳 材 料
的前躯体 聚丙烯 腈 （ Ａ 开 始改 性 ， Ｐ Ｎ） 分别 以铁 粉 、 草
酸亚铁 （ ｅ ・ Ｈ ０） 纳 米铁 粉 （ ａ ｏＦ ） 改性 ＦＣ０ ２ ： 、 ｎ ｎ －ｅ 为
磁 性材料前躯 体 ， Ｐ Ｎ混 合压 制成膜 后 ， 过热 处 与 Ａ 经
将丙烯腈 （ 来自百度文库 、 Ａ ） 衣康酸 （Ａ 、 Ｉ ） 偶氮异 丁腈 （ ＩＮ） ＡＢ
收稿 日期 ： ０ １０ —９ 修 订 日期 ： ０ １０ ．５ ２ １—６２ ； ２ １．８１ 基 金 项 目 ： 际 科 技 合 作 资 助 项 目 （ ０ ９ Ｆ ５ ６ ０ ； 家 国 ２０ Ｄ Ｒ ００ ） 国
ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ５５ ５ ． ０ ２ １ ０ ３ ：０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １０ —０ ３ ２ １ ． ． １
中 图分 类 号 ： Ｇ ４ Ｔ ３
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： ０ ５ ５ ５ （ ０ ２ Ｏ —０ ３ ０ １ ０ — ３ ２ １ ） １ ６ —５ ０ ０
料 “ ， 有高温 强 度 大 、 膨 胀 系数 小 、 具 热 耐蚀 、 轻 质 等特点 ， 同时还 具有一定 的吸波性 能。单一 的 电损耗
材料不 能满 足宽 频 带 、 吸 收 的要求 。因此 ， 高 对碳 材 料进行改性 ， 善 磁导 率 ， 其成 为 电磁损 耗 型 吸波 改 使
（ ．山 东 大 学 碳纤 维 研 究 中 心 材 料 液 固结 构 演变 与加 工 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 南 ２ ０ ６ ；．北 方 材 料 研 究 院 ， 南 ２ ０ ３ ） １ 济 ５０ １２ 济 ５０ １
摘 要 ： 聚丙 烯 腈 （ Ａ ） 在 Ｐ Ｎ 聚合 液 中分 别 加人 Ｆ ，ａ ｏＦ ｅｎｎ —ｅ和 Ｆ Ｃ ０ ２ 经 热 处 理后 制 备 了三 种 新 型 的 电磁 损 耗 ｅ ： ・ Ｈ ０， 型碳 基 复 合 吸波 材 料 。通 过 ｘ 射线 衍 射 仪 （ Ｒ 对 复 合 材 料 分 别 进 行 物 相 分 析 ， 种 复 合 材 料 中 ，ｅ 素 主 要 以 Ｘ Ｄ） 三 Ｆ元 Ｆ ， 的形 式 存在 。根 据所 测 得 的介 电 常数 和磁 导 率 比较 分析 了 三 种碳 基 复 合 材 料 和 纯 碳 材 料 的 吸 波 性 能 ， 果 表 ｅ０ 结 明加 入 Ｆ 和 ｎｎ—ｅ 备 的碳 基复 合 材 料 有 效改 善 了纯 碳 材 料 的输 入 波 阻 抗 匹 配程 度 ， 高 了微 波 吸 收 性 能 。结 果 ｅ ａｏＦ 制 提 表 明 ， 入 Ｆ 和 ｎｎ—ｅ 备 的 碳 基 复合 材 料 ， 层 厚 度 分别 为 １９和 ２ ２ ｍ 时 ， １ ． １ Ｇ ｚ 段 内 ， 射 损 失 加 ｅ ａｏＦ 制 涂 ． ．ｍ 在 ２７～ ８ Ｈ 频 反 值 都 小 于 一１ｄ 有效 吸收 带 宽 为 ５ ３ Ｈ 。涂 层 厚 度 均 增 至 ２ ５ ｍ， 小 反 射 损 失 值 分 别 达 到 一４ ０ Ｂ， ．Ｇ ｚ ．ｍ 最 ６和 一 ９ ８ Ｂ， ２ ． ｄ 有 效 改 善 了纯 碳 基 体 输人 波 阻抗 匹 配程 度 ， 高 了微 波 吸 收性 能 。 提 关 键 词 ：四 氧 化 三 铁 ； 基 复 合 材 料 ； 电 常 数 ； 导 率 ； 波 吸 收 碳 介 磁 微
第３ ２卷 第 １ 期
２１ ０ ２年 ２月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ． １３２，Ｎｏ １ ．
Ｆｅ ｕ ｒ ２ ２ ｂｒ ａ ｙ ０１
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩ ＣＡＬ Ｍ ＡＴＥＲＩ ＡＬＳ
新 型 碳 基 复 合 吸 波 材 料 的 制 备 及 性 能 研 究
越 高 的要 求 。微波 吸收 材料 作为一 种 重要 的军事 隐 身功 能材 料 ， 发 展 引 起 广 泛 的关 注 。 由于 传 统 型 其 吸波 材料 密度 大 、 收 频带 窄 ， 吸 使其 应 用 受 到 限 制 ，
因此 新型 吸波 材料 的开发 成 为主要 的研 究方 向… 。
随着 现代 无线 电技 术和 雷达探 测 技术 的迅 猛发
展， 军事 防御 系统 对 武器 装 备 的隐 身 能力 提 出越 来
溶解在二 甲基 亚砜 （ ＭＳ 中 ， ６ ． Ｄ Ｏ） 在 ０５℃聚合 ２ｈ后 ４ 制得 Ｐ Ｎ聚合 液 ， Ａ 按其 固含 量 的 １％ 分 别 加入 Ｆ ， ０ ｅ ＦＣ ０ ２ ２ ｎｎ—ｅ搅拌 ０５ｈ后压制成复合 Ｐ Ｎ ｅ ２ ４・ Ｈ ０，ａｏＦ ， ． Ａ 膜， 同时压制纯 Ｐ Ｎ膜并 在 ６ Ａ ０℃下烘干 。在 Ｎ 氛 围 ，
理制得复合 Ｆ 的电磁损耗 型碳碳基复合 材料 。 ｅＯ
１２ 性 能测试 ．
１ 实 验 方 法
１ １ 实 验 制 备 ．
利 用 Ｒｇｋ Ｄ ｍ ｘｒｃ型 ｘ射线衍 射 仪 （ Ｒ ｉａｕ ／ ａ — Ｘ Ｄ）
对 复合 材料进 行 物相分 析 。把研 磨后 的粉 末 和石蜡 按重 量 比为 ３ １混 合 制 成 外 径 ７ ０ ｍ 内径 ３ ０ ： ． ｍ， ． ｍ 的试样 ， 用 网络矢 量 分 析 仪 （ ｇ ｅｔＥ ３ ３ ） ｍ 利 Ａ ｉ ｎ ８ ６ Ｂ ｌ 测量 样 品 的介 电常数和 磁导 率 。
中热处理至 ７０℃ ， ０ 制得碳 基复合材 料 ， 别标记 为样 分
品 ａｂ Ｃｄ 经研磨粉化后进行表征 。 ， ，， ，
表 １ 样 品信 息
Ｔａ ｌ Ｓ ｍ ｐｅ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ ｂｅ１ ａ ｌｓ ｉｆ ｒ ｔｏ
碳材料 ， 如碳 纤 维 、 纳 米 管等 ， 于 电损 耗 材 碳 属
“ ７ ” 划 项 目 （ ０ １ Ｂ ０ ６ １ ９３ 计 ２ １ Ｃ ６ ５０ ）
材料是 目前研 究 的 热点 课题 。本研 究从 碳 材 料
的前躯体 聚丙烯 腈 （ Ａ 开 始改 性 ， Ｐ Ｎ） 分别 以铁 粉 、 草
酸亚铁 （ ｅ ・ Ｈ ０） 纳 米铁 粉 （ ａ ｏＦ ） 改性 ＦＣ０ ２ ： 、 ｎ ｎ －ｅ 为
磁 性材料前躯 体 ， Ｐ Ｎ混 合压 制成膜 后 ， 过热 处 与 Ａ 经
将丙烯腈 （ 来自百度文库 、 Ａ ） 衣康酸 （Ａ 、 Ｉ ） 偶氮异 丁腈 （ ＩＮ） ＡＢ
收稿 日期 ： ０ １０ —９ 修 订 日期 ： ０ １０ ．５ ２ １—６２ ； ２ １．８１ 基 金 项 目 ： 际 科 技 合 作 资 助 项 目 （ ０ ９ Ｆ ５ ６ ０ ； 家 国 ２０ Ｄ Ｒ ００ ） 国
ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ５５ ５ ． ０ ２ １ ０ ３ ：０ ３ ６ ／ ．ｓｎ １０ —０ ３ ２ １ ． ． １
中 图分 类 号 ： Ｇ ４ Ｔ ３
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： ０ ５ ５ ５ （ ０ ２ Ｏ —０ ３ ０ １ ０ — ３ ２ １ ） １ ６ —５ ０ ０
料 “ ， 有高温 强 度 大 、 膨 胀 系数 小 、 具 热 耐蚀 、 轻 质 等特点 ， 同时还 具有一定 的吸波性 能。单一 的 电损耗
材料不 能满 足宽 频 带 、 吸 收 的要求 。因此 ， 高 对碳 材 料进行改性 ， 善 磁导 率 ， 其成 为 电磁损 耗 型 吸波 改 使