阻抗?jié)u變型水泥基復(fù)合吸波材料的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子科技技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備高頻化、數(shù)字化，電磁輻射所帶來的危害越來越嚴重。為了防止外部的電磁干擾和電磁信號的泄漏，削減電磁波對人體的傷害以及電磁波對建筑物的探測能力，研究具有優(yōu)良吸波效能的水泥基復(fù)合材料在國防、民用，乃至保護人體健康方面都具有重要意義。
　　 阻抗?jié)u變型水泥基復(fù)合吸波材料是一種多功能建筑結(jié)構(gòu)材料，它能有效地將電磁波轉(zhuǎn)化為電能、熱能或其他形式能量，使電磁波達到衰減，在吸收電磁波的同時還具有優(yōu)良的隔熱保

2、溫性能。本文主要針對目前國內(nèi)外民用、軍用建筑對電磁防護的迫切性與水泥基吸波材料存在的問題，提出了具有優(yōu)良吸波功能的阻抗?jié)u變型水泥基復(fù)合材料的設(shè)計思路與方法，對水泥基復(fù)合吸波材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能進行了系統(tǒng)的研究，為高性能水泥基吸波材料的設(shè)計、研究、制備提供了理論基礎(chǔ)。
　　 本文開展的主要工作及取得的成果有：
　　 依據(jù)電磁波傳播規(guī)律及阻抗匹配原理，結(jié)合水泥基材料自身的特點，通過對水泥基材料基體組分、匹配層及損耗層優(yōu)化設(shè)

3、計，提出了具有不同阻抗結(jié)構(gòu)的層狀水泥基復(fù)合材料(匹配層+損耗層)的設(shè)計思路和方法。通過復(fù)合高電磁參數(shù)的鋼渣、粉煤灰、高鈦重礦渣等礦物摻合料，改善基體材料的介電損耗性能，系統(tǒng)研究了礦物摻合料種類及摻量、聚合物表面改性對水泥基復(fù)合吸波材料基體吸波性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明摻入10％橡膠微粉和30％的鋼渣，可以改善介質(zhì)材料表面的阻抗匹配及材料內(nèi)部對電磁波的損耗能力。在優(yōu)化基體上系統(tǒng)研究了閉孔膨脹珍珠巖、玄武巖纖維和石墨微粉作為吸波組分對水泥基復(fù)

4、合材料對吸波性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，珍珠巖作為低電磁參數(shù)多閉孔材料，具有優(yōu)良的電磁損耗特性，最佳摻量為50vol％～60vol％；玄武巖纖維本身含有一定的介電損耗物質(zhì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)多孔，具有一定的吸波功能，摻入0.5％～1.0％左右最佳；石墨作為電阻損耗型吸波劑，摻量控制在0.2％～0.4％為宜。
　　 在水泥基復(fù)合材料基體及吸波性能影響因素研究的基礎(chǔ)上，研究制備了具有阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)的雙層水泥基復(fù)合吸波材料：以石墨復(fù)合珍珠巖等作為損

5、耗層吸波組分；以橡膠微粉復(fù)合珍珠巖等作為匹配層填充材料。通過調(diào)整匹配層填充材料的比例來調(diào)整介質(zhì)材料材料表面的電磁參數(shù)，使材料表面的輸入阻抗與自由空間的波阻抗匹配；通過調(diào)整損耗層吸波組分含量及制備工藝，使吸波劑均勻分布于透波骨料形成的電磁波傳輸通道上，實現(xiàn)對電磁波的有效損耗。結(jié)果顯示：匹配層填充60％珍珠巖、10％橡膠微粉和損耗層填充0.4％石墨、60％珍珠巖、0.5％纖維的試樣，在測試頻段8～18GHz內(nèi)，反射率都低于-10dB，最小反