新型吸波碳纤维
日期：2018-12-21 10:08
异形碳纤维制品
常用的碳纤维本身是雷达波的强反射体,并不吸收入射电磁波,只有通过C殊处理的碳纤维才具有吸波性能,碳纤维的处理主要以调节电阻率为目标,当前旋研究的热点主要有异形截面碳纤维、手性碳纤维。
1.异形截面碳纤维
改变碳纤维的截面形状和大小,对吸收雷达波具有显著影响,异形截面碳维具有更加优异的力学性能和光电磁功能。研究表明,由横截面为三角形、四边形或多边形的碳纤维与玻璃纤维混杂编织而成的三维织物,具有良好的吸波性能,碳纤维的异形截面形式有角锥形、三角形、U形、W形、Y形、箭形、中空三角形等多种类型。
目前在异形截面碳纤维研制中处于领先地位的主要有美国、日本和德国。美皮性及波国 Clementon大学的先进工程纤维中心对异形截面沥青基碳纤维进行了详细研响究,发现其可以承受较大的压应力和纤维特有的转动惯量,而采用异形碳纤维与碳!PEEK等树脂制成的复合材料可有效吸收雷达波,能使频率为0.1~50GHz的脉胶冲大幅度衰减。国内制备了力学性能优异的异形截面中间相沥青基碳纤维,并研究了其微波电磁特性,结果表明,这种碳纤维同时具有高的介电损耗和磁损耗,的是一种非常有应用潜力的吸波碳纤维。哈尔滨工业大学采用SEM、XRD及XPSm等测试了异形截面碳纤维和日本 Toray公司T300碳纤维的表面形貌、组织结构以及化学组成,并采用四电极法和网络法研究了两种碳纤维复合材料的电磁性能。涂国防科技大学以中空多孔聚丙烯腈(PAN)碳纤维为主要吸收剂,分别添加以较炭黑、碳纤维和羰基铁粉为吸收剂的匹配层,制备了双层轻质雷达吸波材料,并考察了其吸波性能,所制备的材料在厚度为2.90mm、密度为1.28g/cm3时,在4~18GHz频率范围内反射率≤一8dB的带宽为11.42GHz,反射率≤-10dB能的带宽为10.90GHz。有人制备了角锥高1.5cm、底座高0.35cm、尖顶角45°的碳纤维与磁性微粉复合的小尺寸角锥形吸波材料,具有良好的吸波性能,材料在2~18GHz频率范围内的反射率在-10dB以下,3.72GHz处峰值反射率达-20.86dB。
2.手性碳纤维性
吸波复合材料是利用手性材料的旋光色散性吸收电磁波能量的。1987年美国研究人员提出“手性具有用于宽频带吸波材料的可能性”,从此手性材料成为抗干扰材料研究的热门领域。手性材料具有两个优势:一是手性参数比介电参数和磁导率更易于调整;二是容易实现宽频吸波。结构手性复合材料可由多层纤维通过角度渐变的方式叠加制成。螺旋形碳纤维是典型的手性结构,具有特殊的微波吸收特性。国外用气相法制备出螺旋形碳纤维,详细硏究了不同尺寸螺旋形碳纤维的吸波性能,并通过改变螺旋形碳纤维的尺寸使吸收峰移动。国内用催化裂解基板法成功制备了螺旋形导电磁纤维,并研究了它的微波电磁性能,研究表明导电螺旋手性碳纤维具有比较高的电磁损耗。有人还发明了一种制备螺旋碳纤维的新型合成方法,可成功制备出百克量级/次的螺旋碳纤维。
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