【摘要】：高性能建筑吸波材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用對(duì)提高建筑物電磁防護(hù)能力、改善電磁環(huán)境具有重要意義。為此,本文以二維和三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)制備了不同結(jié)構(gòu)類型的高性能建筑吸波材料,并對(duì)其電磁波吸收性能及機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地分析研究,論文主要的研究工作如下:利用納米碳黑對(duì)玻璃纖維網(wǎng)格布進(jìn)行表面改性,制備出二維吸波網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)制備了二維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)石膏基吸波材料。研究結(jié)果表明:二維吸波網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體能夠顯著提升石膏基材料對(duì)2~4 GHz波段電磁波的吸波能力;分層設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步提高網(wǎng)格結(jié)構(gòu)石膏基吸波材料的吸波能力,10 mm厚的雙層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)石膏基吸波材料的反射損耗值在2~4 GHz頻率范圍內(nèi)均低于-8dB,最低反射損耗值可達(dá)-32 dB。以二維吸波網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體和輕質(zhì)吸波砂漿為基礎(chǔ),結(jié)合傳統(tǒng)建筑外墻保溫體系的多層結(jié)構(gòu)特征,設(shè)計(jì)了吸波、保溫功能一體化的建筑外墻結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)其在1.1~5 GHz頻段內(nèi)吸波性能的研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)二維吸波網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體的吸波劑含量為5%,保溫層厚度為20 mm,砂漿層中吸波劑的含量為2%、透波骨料摻量為30 vol.%、厚度為20 mm時(shí),該外墻結(jié)構(gòu)具有最佳吸波性能,在1.1~5 GHz頻段內(nèi)的反射損耗低于-8 dB。干涉相消是形成反射吸收峰的主要原因,有效頻寬則由吸波劑的電磁損耗能力、界面間電磁波的多次反射、以及砂漿層中透波骨料對(duì)電磁波多次反射和散射作用共同決定。三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相比于二維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)具有更復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu),與建筑材料基體復(fù)合后能夠增加材料內(nèi)部的電磁波損耗路徑,達(dá)到提升材料吸波性能的目的。本文首次利用兼具網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的三維織物制備石膏基吸波材料,并對(duì)其吸波性能進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)吸波劑包覆在三維織物表面時(shí)復(fù)合材料具有更好的電磁波吸收性能、更寬的有效吸波帶寬,且炭黑用量小。當(dāng)6 mm厚三維織物的表面炭黑含量為24%時(shí),復(fù)合材料在2~18 GHz范圍內(nèi)反射損耗低于-8 dB的吸收帶寬達(dá)到12.4 GHz,最低反射損耗為-28 dB。紙蜂窩具有規(guī)則的三維周期性網(wǎng)格結(jié)構(gòu),連續(xù)的蜂窩孔壁能夠形成電磁波的多次反射,對(duì)吸波性能的提升十分有利。本文利用浸漬工藝在紙蜂窩表面包覆吸波劑涂層并嵌入到石膏基體中制備了蜂窩結(jié)構(gòu)石膏基吸波材料,吸波性能的研究結(jié)果表明:蜂窩結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)以及吸波劑含量等對(duì)吸波性能影響明顯,當(dāng)蜂窩結(jié)構(gòu)單元的空格邊長(zhǎng)為8 mm、高度為9 mm,吸波劑含量為30%時(shí),試樣在2~8 GHz范圍內(nèi)的反射損耗均低于-8 dB。雙層蜂窩的設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步改善吸波性能,對(duì)低頻波段電磁波的吸收性能改善尤為明顯。本文所制備的二維、三維結(jié)構(gòu)型建筑吸波材料能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多頻段電磁波的有效吸收,說(shuō)明通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加電磁波損耗路徑是提高建筑材料電磁波吸收性能的有效方法。
【圖文】：

圖 1-1 吸波材料干涉相消模型示意圖-1 Destructive interference model of microwave absorbing m上分析可知，吸波材料的電磁參數(shù)對(duì)其吸波性能具有重常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率虛部值能夠增強(qiáng)其電磁波損耗能力，但由空間的波阻抗不匹配，，減少進(jìn)入吸波材料內(nèi)部的電磁和衰減特性是一對(duì)矛盾體。想要制備出具有優(yōu)異性能的慮兩方面的影響，在達(dá)到阻抗匹配的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁化設(shè)計(jì)吸波材料的宏觀或微觀結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)槲ú牧咸釓�，從而增�?qiáng)整體的吸波性能。材料的性能測(cè)試方法電磁參數(shù)測(cè)試料的電磁參數(shù)測(cè)試按照激勵(lì)信號(hào)的不同，可以分為時(shí)域換波譜三大類型。由于頻域方法的精度較高，最常用于

圖 1-2 同軸傳輸/反射法測(cè)試模型g. 1-2 Test model of coaxial transmission and reflection me波從同軸線的端口 1 傳輸?shù)蕉丝?2 的過(guò)程中，一部分回來(lái)，另一部分則穿過(guò)樣品繼續(xù)傳輸，整個(gè)過(guò)程中測(cè)波相位的偏移以及能量的衰減，通過(guò)測(cè)試端口 1 和端口測(cè)試樣品的電磁參數(shù)。同軸傳輸/反射法測(cè)試試樣為圓，外徑為 7.0 mm，樣品的厚度通常為 2~5 mm。輸/反射法原理與同軸法相似，也是通過(guò)測(cè)試 1、2 端口數(shù)，其測(cè)試裝置如圖 1-3 所示。波導(dǎo)法測(cè)試樣品為矩形品尺寸也不相同（X-band：10.2 mm×22.9 mm；Ku-band一般為 2~5 mm。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34;TU59

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張存瑞;李巧玲;李保東;趙靜賢;;鐵氧體/高分子復(fù)合納米吸波材料的研究進(jìn)展[J];中國(guó)粉體工業(yè);2009年02期

2 張穎;盛家琪;劉列;樊迪剛;李恩;;蜂窩吸波材料的研究現(xiàn)狀:從基材到測(cè)試[J];安全與電磁兼容;2019年01期

3 劉列;;暗室用新型吸波材料的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)[J];安全與電磁兼容;2016年05期

4 劉文言;信云鵬;吳文檉;;方艙用蜂窩吸波材料的吸波性能研究[J];安全與電磁兼容;2016年06期

5 顧慶超;;吸波材料圖文轉(zhuǎn)移工藝技巧[J];絲網(wǎng)印刷;2017年01期

6 劉鋒;楊偉超;張德強(qiáng);;吸波材料領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)分析[J];化工新型材料;2017年02期

7 王行偉;齊暑華;;石墨烯作為吸波材料的應(yīng)用[J];粘接;2016年11期

8 金倫;郝雅鳴;陳國(guó)華;;石墨烯基吸波材料研究新進(jìn)展[J];安全與電磁兼容;2017年01期

9 胡小賽;沈勇;王黎明;程洋;鄭景景;;石墨烯基吸波材料研究新進(jìn)展[J];宇航材料工藝;2015年06期

10 胡小賽;沈勇;王黎明;鄭景景;程洋;邢亞均;;吸波材料研究新進(jìn)展[J];炭素技術(shù);2016年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 肖猛;;復(fù)合吸波材料的阻抗匹配對(duì)電波暗室性能的影響[A];2010第十五屆可靠性學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

2 王茜;;新型吸波材料的研究進(jìn)展[A];全面建成小康社會(huì)與中國(guó)航空發(fā)展——2013首屆中國(guó)航空科學(xué)技術(shù)大會(huì)論文集[C];2013年

3 王玉江;魏世丞;梁秀兵;劉毅;徐濱士;;新型吸波材料研究進(jìn)展[A];第八屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（五）[C];2010年

4 何顯運(yùn);張興華;周彥豪;;吸波材料的研究進(jìn)展[A];第四屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

5 張敬杰;宋廣智;劉新厚;;非晶態(tài)二氧化硅空心微球吸波材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二屆隱身功能材料學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

6 ;大連東信微波吸波材料[A];2006年全國(guó)功能材料學(xué)術(shù)年會(huì)專輯（Ⅲ）[C];2006年

7 石南南;高培偉;董波;;電磁吸波材料的吸波機(jī)理、特性及其建筑上應(yīng)用[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（8）[C];2007年

8 廖紹彬;尹光俊;董曉武;;一種新的吸波材料—手性材料[A];首屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1992年

9 李靈東;張曉紅;喬英杰;;碳纖維吸波材料的性能研究進(jìn)展[A];第十五屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2008年

10 關(guān)莉;范冰冰;李凱;劉琛;張艷紅;王海龍;張銳;;吸收劑的選擇及含量對(duì)吸波材料反射率的影響[A];第十五屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前7條

1 礎(chǔ)德;奇妙的吸波材料[N];河北日?qǐng)?bào);2001年

2 毛衛(wèi)民;新型寬頻納米復(fù)合吸波材料的研究[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2002年

3 天津工業(yè)大學(xué)非織造材料與工程專業(yè) 北杰豪集團(tuán)公司銷售助理 李福 指導(dǎo)老師 莊旭品 天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)部教授;吸波材料“不可比擬”[N];中國(guó)紡織報(bào);2014年

4 航空工業(yè)洪都 王豪 彭錚;基于石墨烯的吸波材料應(yīng)用研究[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2017年

5 南京大學(xué)張明雪;新型吸波材料：隱身技術(shù)發(fā)展的重要支撐[N];中國(guó)化工報(bào);2002年

6 潘輝;張平余;納米微粒吸波材料問(wèn)世[N];中國(guó)化工報(bào);2004年

7 ;俄推出專門對(duì)付美國(guó)JSF的“天眼”[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 解帥;基于二維、三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的石膏基吸波材料設(shè)計(jì)與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

2 龐建峰;粉煤灰漂珠基吸波材料的制備及性能研究[D];南京大學(xué);2013年

3 強(qiáng)榮;Fe_xCo_(1-x)/C與C@C吸波材料的制備及性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 許錦;基于吸波材料的無(wú)源干擾新方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

5 張曉寧;Fe-Ni軟磁合金吸波材料的設(shè)計(jì)與制備[D];北京工業(yè)大學(xué);2003年

6 熊國(guó)宣;水泥基復(fù)合吸波材料[D];南京工業(yè)大學(xué);2005年

7 管洪濤;石英和水泥基體平板吸波材料研究[D];大連理工大學(xué);2006年

8 孫昌;低頻微波吸收劑的優(yōu)選、制備及性能研究[D];山東大學(xué);2007年

9 景紅霞;低頻段復(fù)合吸波材料的制備及電磁性能研究[D];中北大學(xué);2013年

10 李寶毅;水泥基平板吸波材料的制備與性能研究[D];大連理工大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張冬煜;寬頻太赫茲吸波材料的研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2018年

2 魏云;TiN基輕質(zhì)高效吸波材料的制備及其電磁性能研究[D];河南大學(xué);2018年

3 王天鵬;MXene/Co_(0.5)Ni_(0.5)Fe_2O_4納米復(fù)合材料的制備及電磁性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);2018年

4 顧家新;各向異性球磨介質(zhì)對(duì)吸波材料電磁特性的影響[D];南京郵電大學(xué);2018年

5 何森;吸波材料設(shè)計(jì)及RCS控制技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

6 院偉;磁性吸波材料低頻帶寬拓展研究[D];武漢理工大學(xué);2016年

7 胡升;遺傳算法在蜂窩結(jié)構(gòu)吸波材料中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2019年

8 呂曉艷;石墨烯基輕質(zhì)高效吸波材料的制備及其性能研究[D];河南大學(xué);2017年

9 朱泳健;基于電磁混合定律的新型硬質(zhì)泡沫毫米波吸波材料的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2017年

10 郭雪松;寬頻帶蜂窩結(jié)構(gòu)吸波材料電磁特性研究[D];南京大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2608881