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(shí)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(guò)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(shù)脂為膠黏劑,通過(guò)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(xì)探討了各種因素對(duì)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(xì)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(duì)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(dòng)。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(shí),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(wèn)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(shí),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(duì)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(shí),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(duì)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(duì)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(duì)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(xì)探討了吸波劑含量、涂層厚度以及水滑石種類等因素對(duì)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(dòng)。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(shí),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(duì)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(shí)涂層沒(méi)有吸波性,當(dāng)涂層厚度由0.84mm增加到2.14mm時(shí),涂層的最大反射率達(dá)到-32.60dB,繼續(xù)增加厚度到2.52mm時(shí),涂層的最大反射率達(dá)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(duì)雷達(dá)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(duì)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(xì)探討了涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、吸波劑含量以及SiC粒徑大小等因素對(duì)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(dòng),粒徑對(duì)吸波曲線位移的影響相對(duì)較小。②對(duì)于雙層吸波涂層,當(dāng)涂層較薄時(shí),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(shí),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(dá)-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(shí),吸波曲線在低頻端和高頻端同時(shí)出現(xiàn)了吸波。③對(duì)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(shí)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(guò)海水浸泡實(shí)驗(yàn)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