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炭黑對無機開孔泡沫吸波材料反射率的影響分析論文
無機開孔泡沫型吸波材料是利用碎玻璃或火山灰等為主要原料,在其中添加電磁損耗物質(zhì),熔融發(fā)泡得到的一種材料,具有吸波性能好、多頻譜兼容、耐久性好以及耐惡劣環(huán)境,使用壽命長、造價低的特點,在工程應(yīng)用中具有獨特的優(yōu)勢。
炭黑是以液體或氣體碳氫化合物為原料,在缺氧條件下經(jīng)不完全燃燒分解制得的。炭黑的主要成分是碳,只有少量的氮和氧,具有“準(zhǔn)石墨”晶體結(jié)構(gòu)和膠體粒徑范圍的黑色粒狀物質(zhì),其結(jié)構(gòu)類似于石墨,典型的炭黑是由直徑10100 nm,表面積25-1 500 m館球形原生顆粒構(gòu)成的。炭黑在無機開孔泡沫吸波材料制備中,除了具有起發(fā)泡劑作用,還具有穩(wěn)定劑作用,增加孔隙率,同時在樣品的孔隙中滲透炭黑增加其吸波性能。炭黑的含量對無機開孔泡沫吸波材料的性能有較大的影響,制備了不同炭黑含量的無機開孔泡沫吸波材料樣品,測試了其介電常數(shù),通過理論計算,得到了樣品在X波段的反射率,對計算性能較好的樣品進行了實驗驗證,為材料的工程應(yīng)用提供了參考。
1實驗樣品的制備
無機開孔泡沫型吸波材料實驗樣品制備分為三步:(1)炭黑作為氧化型吸波劑高溫?zé)Y(jié)發(fā)泡得到無機開孔泡沫型吸波材料初樣;(2)炭黑作為添加的吸波劑,配置能浸漬初樣的含炭溶液;(3)將溶液完全浸漬到初樣中并烘干。試驗分別制備了炭黑體積含量為0.1%,0.5%,1.5%,2%和3%的樣品。
2電磁參數(shù)的測量
材料電磁參數(shù)測量主要用矩形波導(dǎo)和同軸傳輸線。在小損耗時,有許多比較成熟的方法如微擾法。但該方法對于大損耗的吸收材料的測量無能為力。對損耗在0.1以上的中、大損耗材料,常用的方法有:駐波法(測量線法)和網(wǎng)絡(luò)法。
駐波法的優(yōu)點是不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備,通過測量測量線中在終端短路、“開路”兩種狀態(tài)的駐波變化來獲得材料的電磁參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)法將介質(zhì)試樣段看成是一個對稱二端口網(wǎng)絡(luò),而介質(zhì)的電磁參數(shù)可以根據(jù)等效網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計算。文中實驗采用網(wǎng)絡(luò)法,主要測試設(shè)備是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,測試方法參考GJB 5239-2004《射頻吸波材料吸波性能測試方法》。
3結(jié)論
(1)炭黑的含量對無機開孔泡沫材料的電磁特性有較大的影響,根據(jù)駐波法測試結(jié)果,隨著炭黑含量的增加,無機泡沫材料介電常數(shù)實部和虛部均增大,炭黑含量低于2%時,增加緩慢,炭黑含量高于2%時,增加較快。
(2)通過理論計算,炭黑含量對樣品反射率有很大影響,體積含量為0.1%,0.5%,1.5%和2%的樣品在X波段內(nèi)反射率波動較大,特性不穩(wěn)定,含量3%的樣品在X波段內(nèi)計算值變化幅度較小。根據(jù)計算結(jié)果,進行試驗驗證。
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