水滑石、石墨、碳化硅以及鐵氧體復(fù)合吸波涂層制備與性能研究.pdf

1、要使吸波材料有較好的吸波特性,特別是在2～18GHz全波段范圍內(nèi),僅采用較薄的單層吸波涂層是很難實現(xiàn)的,采用新材料以及多層復(fù)合結(jié)構(gòu)是提高吸波效果和拓寬吸收頻帶的重要途徑。多層材料可以通過控制吸波劑含量和涂層厚度改變阻抗特性以獲得最小的表面反射,目前研究較多的是雙層和三層吸波涂層。本文以環(huán)氧樹脂為膠黏劑,通過添加各種吸波劑,制備出了三種系列復(fù)合吸波涂層,并詳細探討了各種因素對吸波性能的影響。1)鐵氧體/SiC/石墨系列三層復(fù)合吸波涂層以鐵

2、氧體、SiC和石墨1＃作為吸波劑,制備出了具有阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu)的三層復(fù)合吸波涂層,并詳細探討了三種吸波劑含量、各層涂層厚度以及中層SiC粒度等因素對吸波性能的影響。①增加底層鐵氧體含量、中層SiC含量、表層石墨1＃含量以及涂層厚度,吸波性能曲線向低頻方向移動。②復(fù)合吸波涂層的反射損耗和頻寬均隨底層鐵氧體含量的增加而增加,當(dāng)鐵氧體含量由30％增加到60%時,最大反射損耗和-10dB以下的頻寬分別增加了-10.36dB和2.80GHz。但考慮到

3、涂層的附著力和涂層密度等問題,將鐵氧體的質(zhì)量百分含量選為60%。③當(dāng)?shù)讓予F氧體含量為60%,中層SiC(320目)含量為46%和50%,表層石墨1＃含量為23%時,制得了兩種三層吸波涂層,-5dB以下的頻寬分別為6.52GHz和5.16GHz,-10dB以下的頻寬分別為3.52GHz和2.84GHz,對應(yīng)的最大反射損耗分別為-35.74dB和-39.25dB。當(dāng)?shù)讓予F氧體含量為60%,中層SiC(1000目)含量為33%,表層石墨1＃含

4、量為23%時,制得的三層吸波涂層在-5dB和-10dB以下的頻寬分別為8.68GHz和4.08GHz,對應(yīng)的最大反射損耗為-18.78dB。④適當(dāng)增加涂層的厚度可以改善吸波效果。對于底層鐵氧體含量為60%、中層SiC(320目)含量為33%和表層石墨1＃含量為23%的三層涂層,各層厚度分別增加一倍,均可提高涂層的反射損耗和吸波頻寬;其中增加底層厚度反射損耗和吸波頻寬的增加最為顯著,-5dB和-10dB以下的頻寬分別增加到4.72GHz和

5、2.48GHz,對應(yīng)的最大反射損耗為-37.88dB。2)水滑石/石墨系列雙層復(fù)合吸波涂層以Mg-Al、Zn-Al、Ni-Al三種水滑石以及石墨2＃和3＃作為吸波劑,制備出了雙層復(fù)合吸波涂層,并詳細探討了吸波劑含量、涂層厚度以及水滑石種類等因素對吸波性能的影響。①增加水滑石、石墨2＃和3＃含量以及涂層厚度,吸波性能曲線向低頻方向移動。②當(dāng)?shù)讓覼n-Al水滑石含量為11%,表層石墨2＃含量為16%,涂層厚度和面密度分別為0.88mm和0.

6、2g·cm-2時,制得的雙層吸波涂層在-5dB和-10dB以下的頻寬分別為5.36GHz和3.12GHz,對應(yīng)的最大反射損耗為-22.27dB。③適當(dāng)增加涂層的厚度,可以提高吸波效果。當(dāng)?shù)讓覼n-Al水滑石含量為11%,表層石墨3＃含量為16%時涂層沒有吸波性,當(dāng)涂層厚度由0.84mm增加到2.14mm時,涂層的最大反射率達到-32.60dB,繼續(xù)增加厚度到2.52mm時,涂層的最大反射率達到-47.00dB,-5dB和-10dB以下的

7、頻寬分別為3.56GHz和1.92GHz。④三種水滑石與石墨的復(fù)合涂層對雷達波均有不同程度的衰減,其中Zn-Al水滑石的吸波效果最好,其最大反射損耗為-22.27dB,對應(yīng)的小于-5dB和-10dB的頻寬分別為5.36GHz和3.12GHz。3)碳化硅/石墨系列雙層和三層復(fù)合吸波涂層以碳化硅、石墨2＃和4＃作為吸波劑,制備出了雙層和三層復(fù)合吸波涂層,并詳細探討了涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計、吸波劑含量以及SiC粒徑大小等因素對吸波性能的影響。①增加吸波

8、劑含量和涂層層數(shù),吸波曲線向低頻方向移動,粒徑對吸波曲線位移的影響相對較小。②對于雙層吸波涂層,當(dāng)涂層較薄時,以底層SiC(320目)含量為32%、表層石墨2＃含量為16%制得的涂層,其最大反射損耗為-25.64dB,-5dB和-10dB以下的頻寬分別為5.12GHz和3.28GHz。當(dāng)涂層較厚時,以底層SiC(1500目)含量為34%,表層石墨4＃含量為16%制得的涂層,其最大反射損耗高達-46.68dB,-5dB和-10dB以下的頻

9、寬分別為3.76GHz和1.96GHz。當(dāng)涂層厚度增加到一定程度即在2.86～3.10mm之間時,吸波曲線在低頻端和高頻端同時出現(xiàn)了吸波。③對于三層吸波涂層,當(dāng)?shù)讓雍捅韺邮?＃含量均為16%,中層SiC含量為42%、粒度為150目時涂層的吸波效果較佳,其最大反射損耗為-47.70dB,-5dB和-10dB以下的頻寬分別為4.28GHz和2.32GHz。此外,還通過海水浸泡實驗考察了涂層在浸泡海水前后的吸波性能變化。結(jié)果表明:浸泡海水前