吸波复合材料材料学

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'吸波复合材料材料学'
吸 波 复 合 材 料n 报告人:麻亚挺 n 专业:材料学 n 学号:20720131150068 1 2 3 4目录 CONTENTS背景及应用 研究思路地空雷达示意图 军用隐身: 使敌方的各种探测系统( 如雷达、红外等) 发现不了我方的武器, 无法实施拦截和攻击。 外 隐 形 身 设 隐身技术是 材 计 高技术综合体 料军用隐身技术 雷 达 可 积 探 测 面 研究思路战机隐身技术 复杂的多面体外形,使反射雷达波改变方向, 产生散射,敌方雷达很难收到反射信号隐身特性 机身、机翼和垂尾大量采用了玻璃纤维、碳纤 维等雷达隐身材料隐身战机的先驱:F-117A(夜鹰)F22 F35 研究思路J20 J10隐身战斗机:美国VS中国 防辐射键盘 防辐射天线 研究思路 铁氧体电磁吸收环 (用于通信,导航,电磁兼容 防止电子器件之间的磁干扰)民用领域的吸波材料吸波机理 反射 越少吸收越多 透射 越少 电磁波通过吸波材料示意图 电磁波通过吸波材料的特点 阻抗匹配特性 衰减特性 材料表面的阻抗与自由空间 包括电阻损耗、介电损耗 的特征阻抗尽可能的接近 和磁损耗等 使得入射的电磁波尽可能多 将电磁能转换成热能或其 地进入到材料内部, 它形式的能量而耗散掉 在空气和材料界面的反射系 使从材料内部透射的电磁 数接近零 波尽可能的少吸波材料满足的两个条件 介电常数ε 和 磁导率μ 可写成复数形式如右 因此吸波材料的吸收电磁波特性 同样由介电常数和磁导率所决定, 电磁波的电磁研特性究可描思述为路: 介电常数(ε)和磁导率(μ)的函 数电磁学基础知识 当Zin=Z0 时,反射系数R=0 即该材料与自由空间波阻抗达到了匹配 入射的电磁波尽可能多地进到材料内部, 在空气和材料界面的反射系数接近零 R:反射系数 :界面处波阻抗 Zin 尽可能的通过工艺调配使材料的介电常数ε Z :空气的阻抗 0 和 磁导率μ来达到阻抗匹配阻抗匹配特性 虚 部 越 电损耗机制: 大 , 磁性损耗机制: 1、电阻损耗 损 1、磁滞损耗和磁后效损耗 2、电介质中杂质引起的漏 耗 2、涡流损耗 导电流损耗 越 3、畴壁共振和自然共振损 3、电介质中的电偶极子极 大 耗等 化引起的电流损耗 电磁波的介电损耗和磁性损耗 特性常用损耗正切角来表示损耗特性 吸收剂(金属粉末) + 绝缘介质(聚合物基体) 单一组元吸收剂: 使复合材料整体不呈现金属特性,以减小 难以同时满足阻抗 金属对电磁波的反射,提高阻抗匹配 匹配和损耗特性 复合材料吸收剂: 金属/介电核壳结构微纳米胶囊 才能在满足透射时 增加吸收 同时有磁性损耗和介电损耗、涡流效应 具有高的损耗和较好的阻抗匹配特性为什么要复合 良好的频率特性 吸收剂 较高的电磁损耗性 基体中容易分散 价格便宜 改进加工工艺 添加剂 提高产品质量 赋予材料特殊功能 骨架作用,提供材料的力学性能 基体 强的粘附力、耐磨性、耐冲刷性 阻抗接近自由空间的阻抗复合吸波材料的基本构成 高透射 + 强吸收 蜂窝平板夹层吸波结构试验件示意图 宽的吸收频率 + 研究思路 高的反射损耗 吸波材料反射损耗图吸波材料的复合及性能吸波材料的分类 成型工艺 涂覆型 结构型 具有电磁波吸 将吸收剂分散 在层状材料中 收功能的涂料 或者贴片材料 或者采用复合 材料做面板按成型工艺分类 铁氧体(吸收剂) 具有磁吸收和电吸收 + 体积小、吸波效果好、 机高分子材料(黏结剂) 成本低的特点 + 密度大、高温特性差 附加物 超细磁性金属粉末 微波磁导率较高、 + 温度稳定性好 高分子黏结剂 抗氧化、耐酸碱能 通混合比例调节电磁 力差 参数,达到理想的吸 波效果涂敷型吸波材料 纳米吸波涂层 磁纤维吸波涂层尺寸在0.1-100nm:小于雷达发射的电 纤维:可通过多种吸波机制宽频带内磁
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