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摘要:随着科学技术的发展,人们对吸波材料提出了薄、轻、宽、强的新要求,研制轻质高效的吸收材料就显得十分重要。本文通过阐述了泡沫铝多孔结构的特点的吸波机理和结构型吸波材料的吸波机理与不足,综合得出泡沫铝复合材料进添加铁氧体会大大提高吸波性能。
關键词:吸波机理;铁氧体;泡沫铝复合材料
引言
多孔材料具有体积密度小、相对质量轻、比表面积大、阻尼性能好等特点。己成为一种优秀的新型功能结构材料。由于其优异的物理、力学性能,且兼具功能和结构的双重属性多孔材料被广泛运用。吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波能量,并将其电磁能转换成热能耗散掉或使波因干涉而消失的一类材料,在电磁辐射防护和军事隐身等方面都有着重要的应用。
1、多孔结构的吸波机理
对吸波材料而言,我们希望波入射到材料表面后,大部分电磁波被吸收损耗掉,反射回来的波越少越好.当波入射到金属导体时所发生的衰减包括三部分,波刚进入泡沫铝时被其反射的部分称为反射损耗,透射波在泡沫铝内部传播过程中被衰减的那部分称为吸收损耗,电磁波在泡沫铝合金内部多个孔界面产生的多次反射而产生的衰减称为多次反射损耗。电磁波入射到金属导体时所发生的衰减SE可表示为:
SE=A+R+B
式中:A为吸收损耗;R为反射损耗;B为多次反射损耗。
材料的吸波性能主要取决于入射波的频率,频率增加时,反射部分减少,吸收损耗及多次反射损耗增加。低频时泡沫铝表面而有大量的孔洞,可以形成一定的感抗,反射性能较好,大部分波被反射回来,吸波效果不佳;波频率越高越容易进入,在孔洞内发生多次界而反射,形成较大的衰减,因此泡沫铝在高频时具有较高的吸波能力,低频效果不佳。[1]
2、结构型吸波材料
这是以非金属为基体(如环氧树脂、热塑料等)填充吸波材料(铁氧体、石墨等)、由低介电性能的特殊纤维增强的复合材料,它既能减弱波散射又能承受一定的载荷。与一般金属材料相比,重量轻、刚度强、强度高。结构型吸收雷达波材料有3种类型:一是吸收剂散布型;一是层板型;二是夹芯结构。[2]
3、泡沫铝复合材料的吸波机理
采用渗流法制作泡沫铝复合材料时,在环氧树脂中添加铁氧体。泡沫铝对波具有一定的吸收效果,但在低频吸波效果不好[3]。在泡沫铝复合材料中添加铁氧体后可在一定程度上改善其吸波,当波人射到环氧树脂中的铁氧体,会被铁氧体吸收部分能量,并且由于泡沫铝的多孔结构,造成了电磁波的多次反射、散射及干涉,增加其能量损失,使得波的吸收不仅来源于铁氧体,同时也来源于泡沫铝多孔结构的衰减,从而达到吸收波的目的。
添加铁氧体的泡沫铝复合材料,将弥补多孔结构对低频波的吸收不足,从而大大增强了对波的吸收能力。同时泡沫铝复合材料在力学性能方面的优越性、抗冲击性等,使得泡沫铝新型复合材料还有可能带来某些新功能特性或使泡沫铝某些原有的有用的功能特性得到提高,从而寻求到一种制备功能结构一体化材料的新途径。泡沫铝复合材料强吸波能力,将对军事隐身方面有广泛的应用前景。
参考文献:
[1]刘欣,薛向欣,段培宁.多孔结构对材料吸波性能的影响.材料与冶金学报,2007
[2]薛向欣,刘欣,张瑜.泡沫铝基多孔金属复合材料吸波性能.中国有色金属学报,2007
[3]刘欣,薛向欣,刘宇,张瑜.磁介质吸波剂/多孔金属材料吸波性能.东北大学学报,2008
關键词:吸波机理;铁氧体;泡沫铝复合材料
引言
多孔材料具有体积密度小、相对质量轻、比表面积大、阻尼性能好等特点。己成为一种优秀的新型功能结构材料。由于其优异的物理、力学性能,且兼具功能和结构的双重属性多孔材料被广泛运用。吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波能量,并将其电磁能转换成热能耗散掉或使波因干涉而消失的一类材料,在电磁辐射防护和军事隐身等方面都有着重要的应用。
1、多孔结构的吸波机理
对吸波材料而言,我们希望波入射到材料表面后,大部分电磁波被吸收损耗掉,反射回来的波越少越好.当波入射到金属导体时所发生的衰减包括三部分,波刚进入泡沫铝时被其反射的部分称为反射损耗,透射波在泡沫铝内部传播过程中被衰减的那部分称为吸收损耗,电磁波在泡沫铝合金内部多个孔界面产生的多次反射而产生的衰减称为多次反射损耗。电磁波入射到金属导体时所发生的衰减SE可表示为:
SE=A+R+B
式中:A为吸收损耗;R为反射损耗;B为多次反射损耗。
材料的吸波性能主要取决于入射波的频率,频率增加时,反射部分减少,吸收损耗及多次反射损耗增加。低频时泡沫铝表面而有大量的孔洞,可以形成一定的感抗,反射性能较好,大部分波被反射回来,吸波效果不佳;波频率越高越容易进入,在孔洞内发生多次界而反射,形成较大的衰减,因此泡沫铝在高频时具有较高的吸波能力,低频效果不佳。[1]
2、结构型吸波材料
这是以非金属为基体(如环氧树脂、热塑料等)填充吸波材料(铁氧体、石墨等)、由低介电性能的特殊纤维增强的复合材料,它既能减弱波散射又能承受一定的载荷。与一般金属材料相比,重量轻、刚度强、强度高。结构型吸收雷达波材料有3种类型:一是吸收剂散布型;一是层板型;二是夹芯结构。[2]
3、泡沫铝复合材料的吸波机理
采用渗流法制作泡沫铝复合材料时,在环氧树脂中添加铁氧体。泡沫铝对波具有一定的吸收效果,但在低频吸波效果不好[3]。在泡沫铝复合材料中添加铁氧体后可在一定程度上改善其吸波,当波人射到环氧树脂中的铁氧体,会被铁氧体吸收部分能量,并且由于泡沫铝的多孔结构,造成了电磁波的多次反射、散射及干涉,增加其能量损失,使得波的吸收不仅来源于铁氧体,同时也来源于泡沫铝多孔结构的衰减,从而达到吸收波的目的。
添加铁氧体的泡沫铝复合材料,将弥补多孔结构对低频波的吸收不足,从而大大增强了对波的吸收能力。同时泡沫铝复合材料在力学性能方面的优越性、抗冲击性等,使得泡沫铝新型复合材料还有可能带来某些新功能特性或使泡沫铝某些原有的有用的功能特性得到提高,从而寻求到一种制备功能结构一体化材料的新途径。泡沫铝复合材料强吸波能力,将对军事隐身方面有广泛的应用前景。
参考文献:
[1]刘欣,薛向欣,段培宁.多孔结构对材料吸波性能的影响.材料与冶金学报,2007
[2]薛向欣,刘欣,张瑜.泡沫铝基多孔金属复合材料吸波性能.中国有色金属学报,2007
[3]刘欣,薛向欣,刘宇,张瑜.磁介质吸波剂/多孔金属材料吸波性能.东北大学学报,2008