Fe-Ni合金2fW型铁氧体纳米复合材料的吸波性能研究

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1、Screen3／．称三明治结构【81。该结构有三层：透波层，吸波层和反射层。如图卜1所示。透波层与自由空间有着良好的阻抗匹配，理论要求该层表面阻抗为377Q／m2，即与自由空间的阻抗值相当；吸波层主要吸收或损耗电磁波能量；反射层一般为金属导体，阻抗接近零，电磁波在该层可完全反射。jBbC乱透波层b．吸波腰c．反射屡图卜1三明治结构Fig．1--1SalisberyScreen瓤阻抗渐变吸液体示意b．飘抗变化图1-2阻抗渐变型吸波体Hg．1--2Dallenbach后来出现了一种叫做Dallenb

2、ach的层板结构19J，称为阻抗渐变结构。如图1-2，通过添加的吸收剂使表面到底层阻抗递减。在此基础上，又发展了一种称之为JaumannAbsorber的结构。不同的是，该结构的每一层性能参数可调，且层与层之间用某种材料间隔开。这种结构满足多频段吸波要求，至今仍被使用。(四)按材料损耗机理可分为电阻型、电介质型和磁介质型三类。碳化硅纤维、导电高聚物、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；钛酸钡之类属于电介质型吸波材料，其机理为介电极化弛豫损耗；磁介质吸波材料的机理主要归结为磁滞损

3、耗和铁磁共振损耗，主要由铁氧体、金属超细微粉(如羰基铁粉)、多晶铁纤维等【101。(五)按组成分类吸波涂料一般主要由吸收剂和粘结剂组成。其中具有特定电磁参数的吸收剂是吸波涂料的关键所在，决定了吸波涂料的吸波性能。粘结剂是涂料的成膜物质，是使涂层牢固粘附于被涂物表面上形成连续膜的主要物质。吸波涂料一般根据吸3收剂不同可分为以下种类：(1)铁氧体吸波材料铁氧体吸波涂料因为价格低廉，吸波性能好，即使在低频、厚度薄的情况下仍具有良好的吸波性能，在米波至厘米波范围内，可使反射能量衰减17"-'20dB。从

4、50年代至今仍被广泛应用。按微观结构的不同，铁氧体可分为六角晶系铁氧体、尖晶石型铁氧体和稀土石榴石型铁氧体三类。作为吸波材料应用最为广泛的是尖晶石型铁氧体，由于尖晶石型铁氧体的介电常数￡，和磁导率II，比较低，用纯铁氧体难以满足高性能的雷达波吸收材料的要求，但是把铁氧体粉末分散在非磁性体中而制成的复合铁氧体，则可以通过铁氧体粉末的粒径、铁氧体粉末与非磁性体的混合比以及铁氧体组成来控制其电磁参数。目前已研制并广泛应用的有NiZnLiZn、NiMgZn、MnZn、LiCd、NiCd、CoNiZn、M

5、gCuZn等铁氧体【11J。(2)羰基铁吸波材料羰基铁吸收剂是目前最为常用的雷达波吸收剂之一，它是一种典型的磁损耗型吸波材料，磁损耗角较大，与高分子粘结剂复合成的吸波涂料具有吸收能力强、应用方便等优点。但是由于羰基铁吸收剂存在着比重大，在涂料中体积占空比一般都大于4096，因此导致这种吸波涂料仍存在面密度大的缺点。近期，欧洲GAMMA公司研制了一种新型吸波涂料【l21，这种吸波涂料采用以羰基铁单丝为主的多晶铁纤维作为吸收剂，可在很宽的频带内实现高吸收率，由于这种吸收剂体积占空比为25％，因此，重

6、量可减轻40％--一60％。目前，该种吸波涂料已应用于法国国家战略防御部队的导弹和飞行器上，同时正在验证用于法国下一代战略导弹弹头的可能性。(3)金属超细粉末或金属氧化物磁性超细粉末吸波材料这类吸波涂料一般是由金属超细粉末或金属氧化物磁性超细粉末与高分子粘结剂复合而成。由于作为吸收剂的金属超细粉末或金属氧化物磁性超细粉末的细化，使其组成粒子的原子数目大大减少，磁、电、光等物理性能发生质的变化，磁损耗较大。这种吸波涂料可以通过调节粉末的粒径、含量、混合比例等来调节吸波涂料的电磁参数，以使其达到较为

7、理想的吸波效果。(4)陶瓷吸波材料作为陶瓷吸波涂料的吸收剂主要有碳化硅、硼硅酸铝等，与铁氧体、复合金属粉末等吸波剂相比，具有密度低、吸波性能好，以及有效地减弱红外辐射信号的特点。其中碳化硅是制作多波段吸波涂料的主要组分，有可能实现轻质、薄层、宽频带和多频段，很有应用前景。碳化硅的粒径、热处理时间等对其吸波性能影响非常大，碳化硅在不同处理温度和时间条件下，其电阻率变化范围为100～104Q·cm，通过控制工艺参数，可以对其显微结构和电磁参数进行控制，获得所希望的吸波效果。4(5)纳米吸波材料纳米材

8、料是指组分的特征尺寸在纳米量级(1～lOOnm)的材料，它独特的结构使其自身具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应，金属、金属氧化物和某些非金属材料的纳米级超微粉在细化过程中，处于表面的原子数越来越多，增大了纳米材料的活性，在电磁场的辐射下，原子、电子运动加剧，促使磁化，使电磁能转化为热能，从而增加了对电磁波的吸收效果。由于纳米材料在具有良好吸波特性的同时还具有频带宽、兼容性好、面密度低、涂层薄的特点，美、俄、法、德、日等国都把纳米材料作为新一代隐身材料加以研究和探索。目前，美国研