复合型铁氧体吸波材料
日期：2018-11-01 10:54
近年来,铁氧体与其他材料复合的吸波材料研究也比较多,在铁氧体良好的吸波性能的基础上解决了单一吸收剂吸收频带窄的问题。以铁氧体为吸收剂的吸波材料也存在一定缺陷,如面密度较大,为降低其密度,改善其分散性,将钡铁氧体用溶胶凝胶法包裹在陶瓷空心球上,颗粒粒径为80nm,最大吸收为31dB,大于10dB吸波带宽为4GHz,材料的密度仅为1.8g/cm3。采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法在多孔玻璃微珠表面形成厚度小于1pm的六角磁铅石型钡铁氧体BaFe12O19层,采用聚合物乳液与复合粉体制备了1.8mm厚的涂层,该涂层在5~18GHz内微波反射损失大于-8dB,在6GHz,处最大吸收为15dB。
以环氧树脂为基体,聚苯胺、纳米钡铁氧体颗粒为主要添加剂,制备高性能复合抗干扰材料。通过分析知道,复合吸波材料的介电损耗因子范围为0.87~1.79,磁滞损因子范围为0.159~0.402,在2.6~4.0GHz频率范围内介电损耗影响较大。因此,复合材料的吸波性能在2.6~4.0GHz频率范围内随频率的增大逐渐提高。采用原位掺杂聚合法,用聚苯胺对粒径在60~80nm的M型钡铁氧体颗粒(BaFe2O19)进行包覆,得到了具有棒状结构的复合材料,通过吸波性能测试发现:材料的反射率随着频率的增大而迅速下降,在4.87GHz时,达到最小值64.2dB;随着频率的进一步增大(4.87~9.0GHz),反射率又迅速上升到26.34dB,形成一个波峰。之后,频率再增大,反射率几乎保持恒定,大约为25dB,低于-20dB的吸收带宽是15.07GHz(2.68~17.75GHz),具有非常好的宽带吸收功能。
采用高分子凝胶法制备了纳米镍铁氧体,然后用热压法制备了镍铁氧体/聚苯乙烯复合材料。在X波段,复合材料的复介电常数和复磁导率值随着镍铁氧体煅烧温度的升高而增大,最小反射率系数值随温度的升高而降低。1000℃煅烧的镍铁氧体所制备的镍铁氧体/聚苯乙烯复合材料在-11.47GHz处最小反射率为-12.67dB,大于10dB的带宽为2.63GHz。用溶胶凝胶法制备了La、Ce、Zn掺杂锶铁氧体 Sro. 7 lao0.15Ce0.15Fe11.7.Zn3O19纳米晶粉,再通过原位聚合反应法制备了掺杂锶铁氧体/聚苯胺复合材料,研究结果表明,聚苯胺包覆于掺杂锶铁氧体粒子表面,其微波吸收性能优良,具有磁损耗和电损耗协同作用;复合样品厚度为2.6mm时;吸收峰接近-40dB,峰值频率高于12.4GHz,大于10dB吸收带宽预计达到5.5GHz。进一步改进铁氧体吸波性能的途径:①超细化铁氧体颗粒并多孔化;②采用磁性材料包覆技术;③发展复合型铁氧体涂层。日本在研制铁氧体吸波材料方面处于世界领先地位,日本研制的铁氧体/氯丁橡胶或铁氧体/氯磺化聚烯等吸波涂料,当涂层厚度为1.7~2.5mm时,对5~10GHz的雷达波反射衰减达30dB。
日本还研制出一种由“阻抗变换层十低阻抗谐振层”组成的双层结构宽频高效吸波涂料,其中变换层由铁氧体和树脂混合组成,谐振层由铁氧体导电短纤维和树脂组成,可吸收1~2GHz的雷达波吸收率为20dB,这是迄今为止最好的吸波涂料美国研制了系列铁氧体吸波涂料,主要成分是锂镉、镍镉和锂锌铁氧体,它在厘米波段到分米波段,可使雷达波反射衰减达20dB。例如,磁损耗介质型雷达吸波涂料有美国 Condiction公司的铁氧体系列涂料,厚1mm,在2~10GH2内衰减达10~12dB,耐热达500℃; Emerson公司的 Eccosorb Coating268E厚度1.27mm,单位面积质量4.9kg/m2,在常用雷达频段1-16GHz内有良好的衰减性能,衰减达10dB。然而,磁损型涂料的实际质量通常为8-16kg/m2,因而降低质量是亟待解决的重要问题。据报道,国内铁氧体吸波材料的水平在88GHz频率范围内,全频段反射率达到一10dB,面密度约5kg/m2,厚度约2mm。
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