【摘要】：吸波涂層能有效地吸收某一頻段的電磁輻射,其減少電磁污染的效果優(yōu)于電磁屏蔽,廣泛被應(yīng)用于國防軍事和民用防微波輻射技術(shù)。含碳納米管的復(fù)合材料具有吸波頻譜范圍廣、吸收強(qiáng)度大的特點(diǎn),是當(dāng)今材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。因此研究含碳納米管的復(fù)合材料在軍用技術(shù)和民用技術(shù)等方面有巨大的應(yīng)用前景。本論文主要研究碳納米管復(fù)合材料等效電磁參數(shù)的理論計(jì)算,碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料微波吸收性能的模擬計(jì)算,陣列式碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合吸波涂層的設(shè)計(jì)和碳納米管/磁性氧化物復(fù)合材料微波吸收性能的優(yōu)化與制備。材料的吸波性能以及阻抗特性完全取決于其電磁參數(shù)。不同形態(tài)、不同型號的碳納米管的微波吸收性能有一定的差別,主要原因是碳納米管電磁參數(shù)的差異引起的�；陔娮桦娙菥W(wǎng)絡(luò)模型(cuming公式)和碳納米管的等效電路模型,研究碳納米管/環(huán)氧樹脂(碳納米管/石蠟)等復(fù)合材料的等效電磁參數(shù)的計(jì)算。結(jié)果表明,當(dāng)復(fù)合材料中碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小,碳納米管管徑從10nm增大到50nm時(shí),復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部均有增大的趨勢；碳納米管的管長從5μm增大到65μm時(shí),復(fù)合材料復(fù)介電常數(shù)實(shí)部和虛部也有增大的趨勢。復(fù)介電常數(shù)隨管徑、管長變化的模擬計(jì)算值與文獻(xiàn)給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致；利用所建立的電磁參數(shù)公式,對碳納米管/鎳鐵氧體復(fù)合材料進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)果表明,電磁參數(shù)的模擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的變化規(guī)律較為一致。碳納米管/非導(dǎo)電聚合物是最簡單的復(fù)合材料之一。因此模擬計(jì)算這類復(fù)合材料的微波吸收性能較為簡單,而且具有代表性�；陔姶挪ㄔ谟泻慕橘|(zhì)中的傳播與吸收規(guī)律和等效傳輸線模型,討論了微波以任意角度入射時(shí)反射率的計(jì)算：在等效電磁參數(shù)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上,研究涂層的參數(shù)(碳納米管管長、管徑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、涂層厚度)對碳納米管/環(huán)氧樹脂涂層吸波性能的影響。結(jié)果表明,隨碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化,涂層的微波反射率與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為一致。利用微波垂直入射時(shí)的反射率與碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)、涂層厚度、以及微波頻率的四維切片圖,研究了碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合吸波涂層的設(shè)計(jì)。陣列式碳納米管的排列和取向較為有規(guī)律。因?yàn)殛嚵惺教技{米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中,碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大,所以相鄰碳納米管間的相互影響較為明顯。因此,陣列式碳納米管等效電磁參數(shù)的計(jì)算不能忽略碳納米管間的相互作用�；谔技{米管的等效電路模型、平行載流導(dǎo)線的互抗計(jì)算模型和等效傳輸線理論,研究了微波垂直入射于陣列式碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層的吸波性能及其涂層的設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,當(dāng)碳納米管間距為200nm,碳納米管管長為1mm時(shí),微波反射率隨涂層厚度的變化規(guī)律與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為接近。雖然碳納米管具有非常強(qiáng)的介電損耗能力,但是其復(fù)介電常數(shù)實(shí)部和虛部均非常大,所以碳納米管與空氣阻抗完全不匹配,這些原因?qū)е聠渭兲技{米管的吸波效果較差。在碳納米管中添加磁性氧化物,如鈷鐵氧體或鎳鐵氧體等,可以減小碳納米管的復(fù)介電常數(shù),同時(shí)可以增加材料的磁導(dǎo)率,即增強(qiáng)碳納米管復(fù)合材料與空氣的阻抗匹配能力。采用溶膠凝膠法制備鈷鐵氧體和鎳鐵氧體,然后將碳納米管與鉆鐵氧體(鎳鐵氧體)和石蠟混合,得到了含碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10%,20%,30%,40%的碳納米管/磁性氧化物/石蠟復(fù)合材料,并用微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量所得材料的電磁參數(shù)。根據(jù)材料的電磁參數(shù),研究了碳納米管/磁性氧化物復(fù)合材料的微波反射率、優(yōu)化及設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,在碳納米管/鈷鐵氧體/石蠟中,當(dāng)碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%,涂層厚度為1mm時(shí),復(fù)合材料的微波反射率能達(dá)到最佳值；對于碳納米管/鎳鐵氧體/石蠟復(fù)合材料,當(dāng)復(fù)體材料中碳納米管質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí),具有較寬廣的微波吸收性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TB33

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本文編號：2505188