掺杂Sm2O3丙烯酸酯雷达吸波涂料

日期：2019-03-12 11:43

吸波材料是指能吸收入射到表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗或磁损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式能量的一类材料。电磁波吸波材料和吸波结构的设计原理需建立在电磁波在介质中的传播理论基础之上。
1.吸波材料具备的条件
良好的吸波材料必须具备两个条件:

①当电磁波传播、入射到材料表面(表层)时,能够最大限度地进入到材料内部,以减少电磁波的直接反射,这就要求在设计材料时应充分考虑其电磁匹。

②电磁波一旦进入材料内部,就要设法做到对入射电磁波的有效吸收或衰减,这需要考虑材料的衰减特性。微波技术中的基本宏观参数为阻抗Z和传播常数k,可用介电常数c和磁导率p来表达。因此,研究物质介电常数与磁导率频率特性、实部和虚部的关系是研究雷达吸波材料(RAM)性能的基础雷达吸波材料吸收或衰减入射的雷达波,并将电磁能转变为热能而耗散掉,在实际的吸波材料制作过程中发现,良好的吸波材料必须具备两个条件:①雷达波入射到吸波材料内的能量损耗尽可能大;②吸波材料的阻抗与雷达波的阻抗相匹配,此时满足无反射。

2.制备方法

①将称量好的石蜡粉熔融,分别加入氧化钐、碳纳米管及两者的复合物后搅拌,冷却后用研钵研磨,再熔融搅拌,冷却研磨,如此反复3~4次;再加入适量无水乙醇,在高速乳化机下剪切分散,而后蒸干研磨成粉末,制备成外径7mm、内径3mm的圆形同轴试样。用圆形同轴试样波导法测试复合物在1~18GHz的电磁参数。

②将一定量的Sm2O3溶于无水乙醇溶液中,加入适量的表面分散剂,球磨2h,超声分散后静置,再加入一定量的丙烯酸酯胶黏剂,经磁力搅拌后配制成涂料,涂在180mm×180mm×3mm的铝板上,室温固化10h。采用同样的方法,配制成碳纳米管丙烯酸酯涂料和含碳纳米管的SmO3/丙烯酸酯涂料,其中粉体的固含量均为8%(质量分数)。涂层厚度均为(3±0.1)mm。

3.性能与效果

①通过分析3种材料的电磁参数可知,Sm2O3的电损耗很小,且没有磁性,因此基本不具备雷达波吸收性能,对雷达波传输而言基本透明。碳纳米管在2.5~18GHz频段范围内介电常数的虚部大于实部,使其损耗角正切大于1,有利于提高雷达的吸波性能。可见,碳纳米管具有一定的雷达吸波性能。不具备雷达波吸收特性的Sm2O3掺杂具备吸波特性的碳纳米管后,其复合材料具备了定的雷达吸波性能。

②通过研究Sm2O3吸波涂层、碳纳米管吸波涂层、Sm2O3掺杂微量碳纳米管吸被涂层的吸波曲线可以看出,实验结果与3种材料的电磁参数测试分析结致。

③当涂层厚度为1.2mm时,Sm2O3固含量为20%、30%、40%的涂层在1~18GHz的频率范围内的最大吸收峰分别为19.96dB、10.36dB、83dB,定程度上满足了涂层向薄、轻、宽、强方向发展的需求。

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