炭黑对无机开孔泡沫吸波材料反射率的影响分析论文

时间:2018-10-04 材料毕业论文 我要投稿

  无机开孔泡沫型吸波材料是利用碎玻璃或火山灰等为主要原料,在其中添加电磁损耗物质,熔融发泡得到的一种材料,具有吸波性能好、多频谱兼容、耐久性好以及耐恶劣环境,使用寿命长、造价低的特点,在工程应用中具有独特的优势。

  炭黑是以液体或气体碳氢化合物为原料,在缺氧条件下经不完全燃烧分解制得的。炭黑的主要成分是碳,只有少量的氮和氧,具有“准石墨”晶体结构和胶体粒径范围的黑色粒状物质,其结构类似于石墨,典型的炭黑是由直径10100 nm,表面积25-1 500 m馆球形原生颗粒构成的。炭黑在无机开孔泡沫吸波材料制备中,除了具有起发泡剂作用,还具有稳定剂作用,增加孔隙率,同时在样品的孔隙中渗透炭黑增加其吸波性能。炭黑的含量对无机开孔泡沫吸波材料的性能有较大的影响,制备了不同炭黑含量的无机开孔泡沫吸波材料样品,测试了其介电常数,通过理论计算,得到了样品在X波段的反射率,对计算性能较好的样品进行了实验验证,为材料的工程应用提供了参考。

  1实验样品的制备

  无机开孔泡沫型吸波材料实验样品制备分为三步:(1)炭黑作为氧化型吸波剂高温烧结发泡得到无机开孔泡沫型吸波材料初样;(2)炭黑作为添加的吸波剂,配置能浸渍初样的含炭溶液;(3)将溶液完全浸渍到初样中并烘干。试验分别制备了炭黑体积含量为0.1%,0.5%,1.5%,2%和3%的样品。

  2电磁参数的测量

  材料电磁参数测量主要用矩形波导和同轴传输线。在小损耗时,有许多比较成熟的方法如微扰法。但该方法对于大损耗的吸收材料的测量无能为力。对损耗在0.1以上的中、大损耗材料,常用的方法有:驻波法(测量线法)和网络法。

  驻波法的优点是不需要复杂的仪器设备,通过测量测量线中在终端短路、“开路”两种状态的驻波变化来获得材料的电磁参数。网络法将介质试样段看成是一个对称二端口网络,而介质的电磁参数可以根据等效网络参数计算。文中实验采用网络法,主要测试设备是矢量网络分析仪,测试方法参考GJB 5239-2004《射频吸波材料吸波性能测试方法》。

  3结论

  (1)炭黑的含量对无机开孔泡沫材料的电磁特性有较大的影响,根据驻波法测试结果,随着炭黑含量的增加,无机泡沫材料介电常数实部和虚部均增大,炭黑含量低于2%时,增加缓慢,炭黑含量高于2%时,增加较快。

  (2)通过理论计算,炭黑含量对样品反射率有很大影响,体积含量为0.1%,0.5%,1.5%和2%的样品在X波段内反射率波动较大,特性不稳定,含量3%的样品在X波段内计算值变化幅度较小。根据计算结果,进行试验验证。

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