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无纺布织物涂层的吸波性能

无纺布织物涂层的吸波性能

随着对雷达吸波质料现实应用需求的提高,接纳简单吸波剂和单层吸波涂层远不可知足薄、轻、宽、强的要求 。。 。。。。因此,设计和制备具有多元复合吸波剂和多层结构的吸波质料成为研究的重点 。。 。。。。多元复合吸波剂通常是将两种或多种电磁性能相互填补或增强的吸波剂复合,以拓展吸收频带,增强吸波能力,降低质料密度,如沈国柱等[1]制备的短切碳纤维-铁氧体吸波质料,厚度为2mm,在8~18GHz内小于-10dB的带宽抵达35GHz 。。 。。。。张昕等[2]用纳米二氧化锰掺杂炭黑颗粒制备了一种复合吸波剂,大大改善炭黑的微波吸收性能 。。 。。。。
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多层吸波质料一般从外貌究竟层为匹配层到消耗层的结构,现在的研究报道多以两层或三层为主 。。 。。。。多层结构解决了单层不可同时知足的阻抗匹配和大衰减条件,有用提高吸波质料的吸波性能 。。 。。。。可是,层数的增多往往使质料重量增添,厚度增大,给工程应用带来未便 。。 。。。。因此,需要连系其他要领加以刷新 。。 。。。。研究批注,设计合理的结构,如制造微观孔洞[3],宏观多孔复合结构[4]或外貌立体式结构[5]等可使电磁波易于进入吸波质料内部并获得有用衰减,这些几何结构增添了吸波质料与雷达波的作用几率,因而可在一定水平上降低吸波质料的面密度和厚度 。。 。。。。

织物质料具有面密度低、柔韧性好、加工利便、价钱低廉等优点,因此,织物涂层吸波质料与古板铝板上的涂层吸波质料相比密度较低、可直接笼罩于种种形状重大的装备外貌,易于凭证要求加工成型,质料富厚 。。 。。。。同时,若将织物的网眼孔隙结构直接用于吸波质料的结构设计,可改变电磁波进入质料内部后的撒播蹊径,使入射电磁波在吸波质料内部通过一系列的散射反射吸收历程获得大消耗[6],因此织物涂层吸波质料有望生长为一种新型的吸波质料 。。 。。。。现在大多与电磁波相关织物质料的主要功效是防护电磁波辐射,即大限度降低电磁波透射并将其反射出被�；；；；の锾逯�,可是又造成二次污染 。。 。。。。因此,从久远角度思量,必需开发具有吸波能力的织物质料 。。 。。。。现有的织物吸波质料尚处于试验开发阶段,多接纳具有吸波能力的纤维直接编织而成[7],有关织物涂层吸波质料的研究报道较少 。。 。。。。
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本事情以无纺布为试验基材,制备无纺布织物涂层吸波质料,研究935GHz(测试仪器的中心频点,具有代表性)时吸波剂含量转变和内部结构调解对无纺布吸波质料吸波性能的影响 。。 。。。。1试样制备与试验要领11质料试验基材为无纺布;某种水性粘结剂;丙酮;OP;LDT-20羰基铁粉,陕西兴化化学股份有限公司羰基铁粉厂;乙炔炭黑,粉状,北京市欣奕搏瑞化工厂 。。 。。。。12试样制备丙酮作溶剂,加适量疏散剂OP将差别比例的吸波剂(羰基铁粉和乙炔炭黑)疏散匀称,超声处理10min,或研磨机研磨2~3次后,加入水性粘结剂中制成吸波涂料 。。 。。。。无纺布经100去离子水浸泡1h前处理以除去外貌可能残留的胶浆类物质,将州差别比例吸波剂含量的吸波涂料调解至适当粘度,匀称刷涂于无纺布上,室温固化,即得各组无纺布织物涂层吸波质料(以下简称无纺布吸波质料或吸波质料) 。。 。。。。

13试验要领将各组无纺布吸波质料裁剪为5mm5mm的试样,选取涂敷匀称的试样举行试验测试 。。 。。。。面密度测试:各组试样中随机抽取10片,丈量后求平均值 。。 。。。。吸波性能测试:每组试样按层数依次递增叠加,即得差别层数的无纺布叠层吸波质料,用两点法[8]在3cm波导丈量(由DH1121A型固态3cm信号源、隔离器、衰减器、波导丈量线以及DH388A0选频放大器等组成)系统测试反射率,测试频率935GHz 。。 。。。。将吸波质料放在测试系统的负载接口和短路片之间,用螺丝拧紧,减小短路板和样品以及样品各层之间的空气带来的误差[9] 。。 。。。。厚度测试:每组层数依次递增的吸波质料夹在3cm波导丈量系统的矩形波导和短路片中测试吸波性能时,用数显螺旋测微仪的读数减去矩形波导和短路片的总厚度,即得层数依次递增时织物涂层的总厚度,各次丈量效果相减为单层织物涂层的厚度 。。 。。。。

粘附强度测试:每组试样随机抽取3片重复折叠100次,涂层外貌无起皮脱落征象,说明涂层和基体的连系性能很好 。。 。。。。2效果与讨论21无纺布吸波质料图1为无纺布基材和无纺布吸波质料 。。 。。。。在无纺布基材(图1a)上刷涂吸波涂料后(图1b)可见原来的菱形网眼部位多了一层吸波涂层,其他部位的吸波涂层有基材支持,泛起一种高低不平的结构 。。 。。。。图2模拟无纺布叠层吸波质料中的电磁波作用历程,图中每层菱形部位与图1b凹下去的吸波涂层对应,其余部位与图1b凸出部位对应 。。 。。。。电磁波进入吸波质料内部后,非菱形部位结构较松散,使电磁波容易进入无纺布叠层吸波质料内部,由于入射电磁波在每一层中都爆发反射且角度差别,电磁波反射历程中遇到上一层吸波剂较麋集部位时会被吸收和重新反射至质料内部,由此改变电磁波撒播蹊径,增大电磁波与吸波质料作用几率,把更多的电磁波消耗在质料内部,终降低吸波质料反射率 。。 。。。。

22吸波剂含量对证料吸波性能的影响凭证电磁波传输理论,单层吸波质料与空气形成界面的反射率为:R=201gZ-1Z+1(1)其中输入阻抗:Z=-j-tanh[j2d0(-j)(-)](2)式中,d为吸波质料的厚度,0为空气中的波长,电导率=-,磁导率=-j 。。 。。。�？？？杉�,吸波质料的反射率和其阻抗、电导率、磁导率及厚度亲近相关 。。 。。。。无纺布吸波质料中吸波剂选择乙炔炭黑和磷化羰基铁粉 。。 。。。。乙炔炭黑属电阻消耗介质,呈球形多孔状(图3),羰基铁粉属电磁消耗介质,呈圆球状(图4) 。。 。。。。乙炔炭黑的多孔结构和羰基铁粉的球形结构相连系会增强电磁波的散射消耗截面[10] 。。 。。。。这两种吸波剂的电磁性能可相互填补,少量乙炔炭黑可依赖隧道效应形成电阻消耗,同时在电磁场的作用下可爆发滞后的极化电流,连系羰基铁粉自己的磁消耗和吸波剂颗粒的界面极化效应,将电磁波消耗吸收 。。 。。。�？？？杉�,这两种吸波剂复合可以提高质料的吸波性能 。。 。。。。
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221乙炔炭黑含量对证料吸波性能的影响吸波涂料中羰基铁粉含量一准时,改变乙炔炭黑含量,制备差别乙炔炭黑含量的无纺布吸波质料 。。 。。。。图5为羰基铁粉65w%t差别乙炔炭黑含量无纺布叠层吸波质料的反射率曲线 。。 。。。�？？？梢钥闯�,在935GHz,随着乙炔炭黑含量的增添,吸波质料的反射率曲线有一个先左后右的移动历程,每条曲线的反射率峰值有先降低后升高的趋势,说明保存某一乙炔炭黑含量使质料的吸波性能佳,微量乙炔炭黑的加入使统一反射率下吸波质料的厚度降低 。。 。。。。别的,叠层数大于11层后曲线的反射率可降至-6dB以下 。。 。。。。图5中羰基铁粉65wt%,乙炔炭黑06w%t左右时质料的吸波效果较好,此时的吸波质料在厚度为227mm时的反射率为-86dB 。。 。。。。图6为羰基铁粉85w%t吸波质料的反射率曲线,也有以上的类似纪律 。。 。。。。表1和表2划分为图5中和图6中各组试样对应的单层面密度和厚度,这种无纺布吸波质料面密度较小,单层面密度在02kg/m2左右 。。 。。。。2羰基铁粉含量对证料吸波性能的影响吸波涂料中乙炔炭黑含量一准时,羰基铁粉含量划分为65w%t,75w%t,85w%t 。。 。。。。图7和图8划分是乙炔炭黑为06w%t和12w%t时差别羰基铁粉含量的无纺布叠层吸波质料的反射率曲线 。。 。。。。从图7可以看出,随羰基铁粉含量的增添,反射率曲线有下移的趋势,反射率峰值降低,叠层数大于11层后每条曲线的反射率可降至-6dB以下,羰基铁粉85w%t,乙炔炭黑06w%t的试样在厚度为223mm时的反射率为-119dB 。。 。。。。

从图8可知,乙炔炭黑为12w%t时,随羰基铁粉含量的增添,反射率曲线左移,反射率峰值对应的厚度减小,但反射率峰值却有升高的趋势,羰基铁粉85w%t,乙炔炭黑12w%t的试样在厚度为171mm的反射率为-7dB 。。 。。。。表3和表4划分为图7和图8中单层无纺布吸波质料面密度和厚度 。。 。。。。复合吸波剂中各组分的比例直接影响吸波质料的电磁性能 。。 。。。。图8与图7比照,当乙炔炭黑含量一准时,随羰基铁粉含量增添,反射率峰值有减小趋势,这可能一方面是由于乙炔炭黑含量过多造成了阻抗不匹配,电磁波来缺乏与吸波质料充分作用即被反射出吸波质料之外;另一方面,乙炔炭黑在吸波涂料中的含量增添到一定值后易爆发颗粒团圆,降低涂料与基体的连系性能,进而引起质料吸波性能的降低 。。 。。。。图5~图8中每条曲线随叠层数(厚度)的增添,反射率都有一个先减小再增大的历程,反射率达峰值之前都有一个陡降历程,在这段曲线内吸波质料厚度对反射率影响较大,这可能是由于在这个厚度规模内入射电磁波与吸波质料的作用几率大于其他厚度,从而获得大限度的消耗,质料厚度大于反射率峰值对应厚度之后,大部分电磁波达不到更深的质料内部 。。 。。。。相关研究[11]及公式(1)和(2)证实这一纪律 。。 。。。。

因此这个厚度规模可看作电磁波与吸波质料的有用作用厚度,可以通过调解复合吸波剂的比例降低这一有用作用厚度 。。 。。。。以上剖析了复合吸波剂含量对证料吸波性能的影响,下面从研究多层吸波质料结构的角度出发,接纳了差别的叠层结构,剖析吸波质料内部转变对入射电磁波的影响 。。 。。。。23差别叠层结构对证料吸波性能的影响为了研究吸波质料内部结构对吸波性能的影响,选取吸波能力较好的无纺布吸波质料,在简朴叠层结构中穿插不具有吸波能力的无纺布基体,凭证差别的叠加顺序(图9):(a)为(单层吸波涂层+单层基体)交替结构;(b)为(n层吸波涂层后+n层基体)结构;(c)为(单层吸波涂层+双层基体)交替结构,研究差别无纺布叠层结构的吸波性能 。。 。。。。图10为三种无纺布吸波质料差别叠层结构的反射率曲线 。。 。。。�？？？梢钥闯�,(单层吸波涂层+单层基体)交替结构的吸波效果优于(n层吸波涂层后+n层基体)结构 。。 。。。。同时,排列方式为(单层吸波涂层+双层基体)交替结构的吸波效果优于(单层吸波涂层+单层基体)交替结构,说明吸波质料内部结构的改变可以增强其吸波能力 。。 。。。。别的,每条(单层吸波涂层+双层基体)交替结构的反射率曲线都有一显着的峰值(重复丈量),批注在这一厚度下反射率小,吸收消耗大,说明这种结构的吸波质料在此厚度下的吸波能力获得了充分验展,如图10a(单层吸波涂层+双层基体)中交替结构的反射率曲线峰值为-118dB,吸波涂层层数大于6层后可使反射率降至-5dB以下 。。 。。。。
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10中的三组吸波质料在内部穿插基体质料后,与图7这三组吸波质料简朴叠加结构的反射率曲线比照,吸波能力均有所提高 。。 。。。。这可能是由于引入不具有吸波能力的基体延伸了入射电磁波在吸波质料内部的波行距离,增添电磁波与吸波质料的作用几率 。。 。。。。别的,插入无纺布基体质料镌汰了相同反射率下无纺布吸波涂层的层数,由于无纺布自己面密度很小,约为00185kg/m2,以是这种结构降低了吸波质料的面密度 。。 。。。。

结论(1)接纳叠层式结构制备一种无纺布织物涂层吸波质料 。。 。。。。这种吸波质料自己的网眼孔隙可改变入射电磁波的撒播蹊径,通过反射散射吸收历程把更多的电磁波消耗在吸波质料内部 。。 。。。。同时,这种吸波质料的面密度较小,单层质料面密度在02kg/m2左右 。。 。。。。(2)调解吸波涂料的组成改善复合吸波剂的电磁性能,进而提高质料的吸波能力 。。 。。。。微量乙炔炭黑的加入或羰基铁粉含量的增添都可使统一反射率下吸波质料的厚度降低 。。 。。。。(3)在结构上对无纺布吸波叠层举行刷新,由原来的直接叠加到穿插不具有吸波能力的无纺布基体,提高无纺布吸波质料的吸波能力,同时降低质料的面密度 。。 。。。。nryijGN8b


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