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羰基铁粉及其复合材料的电磁性能研究

作　者: 孙新
导　师: 何建平
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 物理化学
关键词: 羰基铁粉 机械球磨 三氧化二铬 氧化锌 石墨烯 吸波材料
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着现代军事技术的快速进步，世界各国对军事装备的隐身特性要求越来越高，采用吸波材料吸收并衰减雷达波，降低发现概率为武器装备提供重要的自我保护手段。为此，本文制备了羰基铁粉及其复合材料为主体的吸波剂，研究了材料结构特征、电磁参数和电磁波吸收性能，获得了羰基铁粉及其复合材料简单可控的制备方法。主要研究内容有：1、采用机械球磨法获得扁平化羰基铁粉，研究了过程控制剂和球磨时间对材料结构、电磁参数、吸波性能的影响。以溶剂C作为过程控制剂，球磨时间为18h获得的粉体片层较为均匀。球磨后羰基铁粉形貌由球状变为片状，其饱和磁化强度和磁导率均有明显提升，尤其是磁导率虚部的增加更有利于增强材料的磁损耗能力和提高电磁波传输的阻抗匹配特征。球磨后的片状羰基铁粉吸波性能相比球磨前显著提升，涂层厚度在2.04.0mm变化时，小于-10dB的有效吸收可以覆盖2.8216.19GHz的频率范围，最大吸收峰值可达-33.97dB。2、采用机械球磨法混合纳米三氧化二铬与羰基铁粉，制备羰基铁粉/三氧化二铬复合材料，研究了Cr2O3添加量对复合材料结构、电磁参数、吸波性能的影响。通过实验发现Cr2O3的引入改变了复合材料的阻抗匹配特征，表现为反射率峰值随Cr2O3加入量的增加，有向高频方向移动趋势。涂层厚度为2.0mm时，未复合Cr2O3的粉体小于-10dB的有效吸收频率区间为7.712.7GHz；而复合Cr2O3后的粉体，Cr2O3加入量的在0.10.6g范围时，小于-10dB的吸收频率区间可以覆盖整个X和Ku波段。3、为进一步增强复合材料的阻抗匹配特征和吸波性能，采用直接球磨法制备片状羰基铁粉/氧化锌纳米复合材料，研究ZnO含量对复合材料吸收性能的影响。研究发现该复合材料在218GHz范围内具有较好的介电损耗和磁损耗性能，电磁波吸收强度也有所增大，小于-10dB的有效吸收频段获得拓展。当ZnO引入量为0.1g时，涂层厚度2.0mm，有效吸收频宽为7GHz，并在10.3111.44GHz出现了小于-20dB的有效吸收区间。4、通过化学法实现了羰基铁粉粒子和氧化石墨烯复合，研究了不同石墨烯含量对复合材料吸波性能的影响。石墨烯的引入一方面优化了复合材料的电磁参数，另一方面使得材料兼具更高的电损耗特征，增强该复合材料对电磁波的吸收与衰减。涂层厚度为3.0mm时，低于-10dB和-20dB的吸收带宽分别为4.43GHz和1.34GHz，反射率最小值为-52.46dB。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章 绪论  12-23
  1.1 吸波材料研究背景  12-13
  1.2 吸波材料概述  13-17
  1.3 吸波材料基础理论  17-21
    1.3.1 电磁参数  17-18
    1.3.2 吸波性能  18-21
  1.4 本课题研究内容  21-23
第二章 片状羰基铁粉的制备及其电磁性能  23-39
  2.1 引言  23-24
  2.2 实验内容  24-25
    2.2.1 实验试剂和仪器  24-25
    2.2.2 样品的制备  25
    2.2.3 样品的测试与表征  25
  2.3 实验结果讨论和分析  25-38
    2.3.1 材料的结构表征及分析  25-28
    2.3.2 材料的静磁性能分析  28-30
    2.3.3 材料的电磁参数及吸波性能分析  30-35
    2.3.4 反射率模拟计算与实际涂板测试  35-38
  2.4 本章小结  38-39
第三章 片状羰基铁粉/三氧化二铬复合材料的制备及其电磁性能  39-49
  3.1 引言  39-40
  3.2 实验内容  40-41
    3.2.1 实验试剂和仪器  40
    3.2.2 片状羰基铁粉/三氧化二铬复合材料的制备  40-41
    3.2.3 样品的结构和性能表征  41
  3.3 结果讨论与分析  41-47
    3.3.1 材料的结构表征及分析  41-44
    3.3.2 材料的静磁性能分析  44-45
    3.3.3 材料的电磁参数及吸波性能分析  45-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章 片状羰基铁粉/氧化锌复合材料的制备及其电磁性能  49-57
  4.1 引言  49-50
  4.2 实验内容  50-51
    4.2.1 实验试剂及仪器设备  50-51
    4.2.2 片状羰基铁粉/氧化锌复合材料的制备  51
    4.2.3 样品的测试与表征  51
  4.3 结果与讨论  51-56
    4.3.1 片状羰基铁粉/氧化锌复合材料的表征及分析  51-53
    4.3.2 材料的静磁性能分析  53
    4.3.3 材料的电磁参数及吸波性能分析  53-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章 羰基铁粉/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其电磁性能  57-67
  5.1 引言  57-58
  5.2 实验内容  58-60
    5.2.1 实验试剂及仪器设备  58-59
    5.2.2 氧化石墨烯的制备  59
    5.2.3 羰基铁粉/还原氧化石墨烯复合材料的制备  59-60
    5.2.4 样品的测试与表征  60
  5.3 结果与讨论  60-66
    5.3.1 样品的结构表征及分析  60-63
    5.3.2 样品的电磁参数及吸波性能分析  63-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章 总结与展望  67-69
  6.1 总结  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-79
致谢  79-80
在学期间的研究成果及发表的学术论文  80

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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