本文關(guān)鍵詞：水漆基吸波涂層的設(shè)計(jì)及性能研究

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【摘要】：隨著電磁波技術(shù)的不斷發(fā)展,電磁波帶來(lái)的負(fù)面影響逐漸顯露出來(lái),吸波涂層因能有效吸收電磁波也得到了較快發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以優(yōu)化電磁波在吸波涂層中的傳播路徑,提高普通吸波涂層的吸收性能,因此得到了廣泛研究。本文在討論了普通吸波涂層的基礎(chǔ)上,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā),設(shè)計(jì)了非連續(xù)吸波涂層,并對(duì)其吸收性能進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。本文使用掃描電子顯微鏡(SEM)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)以及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)等儀器進(jìn)行測(cè)試。對(duì)羰基鐵(CIP)和鐵硅鋁(FSA)微粉的微觀形貌和電磁特性進(jìn)行了表征,分析了其損耗機(jī)理。制備了以鋁材(Al)為基板,水漆為基體的吸波涂層,研究了吸收劑種類、含量以及涂層厚度對(duì)涂層吸收性能的影響。同時(shí)對(duì)普通吸波涂層進(jìn)行了非連續(xù)處理,對(duì)比了連續(xù)結(jié)構(gòu)與非連續(xù)結(jié)構(gòu)吸波涂層的吸收性能,討論了吸收劑含量、涂層厚度以及非連續(xù)體單元大小對(duì)非連續(xù)吸波涂層吸收性能的影響。研究結(jié)果表明：羰基鐵和鐵硅鋁微粉均為軟磁材料,屬于微米級(jí)磁損耗吸波劑。在GHz頻率范圍內(nèi),主要依靠渦流損耗和自然共振損耗電磁波。吸收劑的種類奠定了涂層吸收性能的基礎(chǔ)。分別以兩者為吸收劑制備的A1基板吸波涂層,其吸收峰位隨著吸收劑含量或涂層厚度的增加而逐漸向低頻區(qū)域移動(dòng)。涂層的吸收性能會(huì)隨著吸收劑含量的增加先增大后逐漸降低；厚度對(duì)涂層的吸收性能也有類似的變化趨勢(shì),涂層的吸收性能會(huì)隨著涂層厚度的增加先增加后趨于穩(wěn)定。對(duì)于連續(xù)吸波涂層,以厚度為1.5mm,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.1%的羰基鐵/水漆吸波涂層在11.2GHz處達(dá)到的-16.6dB的吸收峰值,有效吸收頻寬(-10dB)達(dá)5.6GHz。非連續(xù)處理可以將吸收峰值向高頻區(qū)域移動(dòng),同時(shí)有效增強(qiáng)高吸收劑含量涂層的吸收性能。對(duì)于厚度為1.5mm,羰基鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.3%的羰基鐵/水漆涂層,經(jīng)過(guò)5mmx5mm非連續(xù)處理后的涂層,其吸收峰值由6.5GHz處的-12.5dB提高到8.8GHz處的-31.2dB,反射損耗優(yōu)于-10dB的頻寬也由1.7GHz拓寬到4GHz。吸收劑含量、非連續(xù)結(jié)構(gòu)單元大小明顯影響非連續(xù)涂層性能的發(fā)揮。吸收劑含量越高,其所要求的非連續(xù)單元也越小,非連續(xù)處理后的性能提高也越明顯。對(duì)于厚度為2.0mm,羰基鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的羰基鐵/水漆吸波涂層,當(dāng)非連續(xù)單元細(xì)化到2mmx2mm時(shí),非連續(xù)結(jié)構(gòu)的功能才得到有效發(fā)揮出來(lái),涂層的吸收峰值由3.6GHz處的-5.2dB提高到10.6GHz處的-17.6dB。反射損耗優(yōu)于-10dB的頻寬達(dá)7.7GHz。非連續(xù)處理能有效改善涂層的阻抗特性。由傳輸線理論計(jì)算可知,非連續(xù)處理能有效提高涂層的阻抗,使得其與空氣阻抗接近。對(duì)于厚度為1.5mm、鐵硅鋁含量為28.6%的連續(xù)涂層,由阻抗匹配公式計(jì)算得到的歸一化阻抗峰值為0.27,經(jīng)過(guò)非連續(xù)處理后的非連續(xù)涂層的歸一化阻抗提高到0.41。
【關(guān)鍵詞】：涂層 微波吸收 羰基鐵 鐵硅鋁 非連續(xù)體
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 電磁危害11-12
• 1.1.2 電磁防護(hù)12-13
• 1.2 吸波材料的概述13-15
• 1.2.1 吸波材料的組成13
• 1.2.2 吸波材料的分類13-14
• 1.2.3 吸波材料的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 吸波涂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其發(fā)展15-21
• 1.3.1 吸波涂層的設(shè)計(jì)目標(biāo)15
• 1.3.2 吸波涂層的設(shè)計(jì)原則15-18
• 1.3.3 吸波涂層的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 本論文的研究目的與研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4.1 研究目的21
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容21-22
• 2 吸收劑的表征與電磁性能分析22-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分22-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備22
• 2.1.2 試樣制備22
• 2.1.3 性能檢測(cè)22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論23-29
• 2.2.1 吸收劑微觀形貌的表征23-25
• 2.2.2 吸收劑的靜磁性能25-26
• 2.2.3 吸收劑的電磁性能表征26-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 3 連續(xù)吸波涂層的制備與性能研究30-44
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分30-35
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備30
• 3.1.2 試樣制備30-33
• 3.1.3 性能檢測(cè)33-35
• 3.2 羰基鐵/水漆涂層的性能檢測(cè)與分析35-39
• 3.2.1 羰基鐵/水漆涂層的微觀形貌35-36
• 3.2.2 羰基鐵/水漆涂層中羰基鐵含量對(duì)吸收性能的影響36-37
• 3.2.3 羰基鐵/水漆涂層中厚度對(duì)吸收性能的影響37-39
• 3.3 鐵硅鋁/水漆涂層的性能檢測(cè)與分析39-42
• 3.3.1 鐵硅鋁/水漆涂層的微觀形貌39-40
• 3.3.2 鐵硅鋁/水漆涂層中鐵硅鋁含量對(duì)吸收性能的影響40-41
• 3.3.3 鐵硅鋁/水漆涂層中厚度對(duì)吸收性能的影響41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 非連續(xù)吸波涂層的制備和性能研究44-56
• 4.1 設(shè)計(jì)思路44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44-46
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備44-45
• 4.2.2 試樣制備45-46
• 4.3 羰基鐵/水漆非連續(xù)吸波涂層的性能檢測(cè)與分析46-51
• 4.3.1 羰基鐵/水漆非連續(xù)涂層與連續(xù)涂層的對(duì)比46-48
• 4.3.2 吸收劑含量對(duì)非連續(xù)涂層吸收性能的影響48-49
• 4.3.3 涂層厚度對(duì)非連續(xù)涂層吸收性能的影響49-50
• 4.3.4 非連續(xù)單元大小對(duì)非連續(xù)涂層吸收性能的影響50-51
• 4.4 鐵硅鋁/水漆非連續(xù)吸波涂層的性能檢測(cè)與分析51-55
• 4.4.1 鐵硅鋁/水漆非連續(xù)涂層與連續(xù)涂層的對(duì)比51-52
• 4.4.2 吸收劑含量對(duì)非連續(xù)涂層吸收性能的影響52-53
• 4.4.3 涂層厚度對(duì)非連續(xù)涂層吸收性能的影響53-54
• 4.4.4 非連續(xù)體單元大小對(duì)非連續(xù)涂層吸收性能的影響54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 5 模擬分析及驗(yàn)證56-61
• 5.1 涂層復(fù)合電磁參數(shù)模擬計(jì)算56-57
• 5.2 涂層阻抗的模擬分析57-59
• 5.3 涂層的性能改進(jìn)59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況66-67
• 致謝67-68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：852420