用于毫米波無源干擾的石墨層間化合物研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、毫米波制導與探測是當前精確制導武器重要的發(fā)展趨勢之一。膨脹石墨具有較強的導電性及易于飄浮的獨特空腔結構,因而能夠形成衰減毫米波傳輸的遮蔽干擾屏障。本文分析了傳統(tǒng)硫酸、硝酸石墨層間化合物應用于毫米波無源干擾中的諸多缺陷,以石墨層間化合物膨脹容積與溫度關系的理論計算結果為指導,研制出幾種低溫、易膨脹石墨層間化合物,應用現代儀器分析手段,對其結構、組成、磁性能以及低溫易膨脹、高膨脹容積特性進行了表征和分析;系統(tǒng)研究了低溫、易膨脹石墨層間化合物

2、形成的膨脹石墨對毫米波的衰減特性及影響因素。具體研究內容為: (1)基于Griffth 破裂紋理論,研究了石墨層間化合物熱膨脹時微孔形成過程,根據不同插層物石墨層間化合物的膨脹容積與溫度關系的理論計算結果,選擇C<,2>H<,5>COOH、C<,3>H<,7>COOH、CH<,3>NO<,2>、HClO<,4>、H<,3>PO<,4> 作為低溫、易膨脹石墨層問化合物的插層劑。 (2)選用CrO<,3>、KMnO<,4>

3、 作為氧化劑,通過化學氧化法制備低溫、易膨脹石墨層問化合物,運用SEM掃描電鏡、EDS電子能譜、FTIR 紅外吸收光譜對GIC的表面形貌、層狀結構及插入物基團進行了表征和分析。XRD 階結構分析結果表明,除C<,3>H<,7>COOH-FeCl<,3>-GIC以2、3階的混合階為主外,其它幾種石墨層問化合物都是以一階為主。振動樣品磁強計(VSM)的磁性能研究結果說明,由于。FeCl<,3>的插入,石墨層間化合物(CH<,3>NO<,2>

4、-FeCl<,3>-CrO<,3>-GIC)不同于單純石墨的抗磁性,而是具有一定的順磁性,其高溫膨化后的膨脹石墨則表現出更強的磁性。 (3)采用TG、DSC 熱分析,對低溫、易膨脹石墨層問化合物及傳統(tǒng)硫酸GIC 的熱失重過程、膨脹熱分解反應的歷程進行了對比分析,結果表明,前者熱分解起始溫度為135~160℃,而H<,2>SO<,4>-GIC的起始分解溫度為250℃左右。膨脹容積與溫度關系實驗結果表明,GIC 粒徑相同時,低溫、

5、易膨脹石墨層間化合物更易于在較低的溫度下獲得較高的膨脹容積。干擾劑中石墨層間化合物不同含量的對比實驗表明,低溫、易膨脹石墨層間化合物的含量高達75%,而傳統(tǒng)硫酸、硝酸石墨層間化合物的含量僅占55%,熱力學理論計算結果證實了低溫、易膨脹石墨層間化合物的低能耗特性。穩(wěn)定性和安定性研究結果表明,低溫、易膨脹石墨層間化合物具有較好的環(huán)境穩(wěn)定性和安定性,滿足一般煙火藥劑的長貯性及相容性要求。 (4)系統(tǒng)研究了低溫、易膨脹石墨層間化合物形

6、成的膨脹石墨對3mm、8mm波動態(tài)衰減特性及影響因素。相同質量干擾劑中CH<,3>NO<,2>-FeCl<,3>-GIC 的 3mm、8mm波動態(tài)衰減能力分別比傳統(tǒng) H<,2>SO<,4>-GIC提高了2.29 dB、4.01 dB。在粒徑、質量相同的情況下,低溫、易膨脹石墨層間化合物的毫米波衰減性能都要明顯的優(yōu)于H<,2>SO<,4>-GIC。通過高溫下膨化二茂鐵與 GIC 的混合物,得到附著磁性鐵氧化物微粒的膨脹石墨,隨著鐵氧化物含

7、量的增加,其平均電導率呈下降趨勢,而磁化強度逐漸增強。磁性膨脹石墨對毫米波的衰減兼?zhèn)淞穗姄p耗吸收和磁損耗吸收,二者相互制約,當二茂鐵和石墨層間化合物的質量比為2~3:5時, 3mm、8mm波動態(tài)衰減能力最強。 當GIC粒徑為150~200μm時,對3mm 波的衰減效果最佳,當GIC粒徑為250~450μm時,8mm 波的衰減能力最強。膨脹石墨對毫米波的衰減并不完全符合半波長偶極子理論,而是比半波長度略小,8mm 波最佳長度為2

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