高溫吸波超材料的設(shè)計(jì)制備和性能研究.pdf

1、微波吸收材料一直是軍事和民用科技中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，對(duì)材料性能的要求也越來(lái)越高，特別是在極端環(huán)境下的耐受性能及吸波性能。高溫吸波材料具有重要的戰(zhàn)略和軍事應(yīng)用價(jià)值，受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。傳統(tǒng)的高溫吸波材料主要依靠電損耗來(lái)吸收電磁波，存在吸波效率低、低頻性能差、材料厚度大、可設(shè)計(jì)性差等問(wèn)題。而吸波超材料是基于新的吸波機(jī)制，具有厚度薄、吸收強(qiáng)、性能易于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，是吸波材料未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。但目前現(xiàn)有的

2、吸波超材料基本上都是基于圖案化金屬和有機(jī)高分子介質(zhì)，限制了在高溫下的應(yīng)用。因此，本文提出將超材料設(shè)計(jì)引入到高溫吸波，設(shè)計(jì)出能夠在高溫下工作的超薄強(qiáng)吸收的超材料吸波體。具體展開以下兩個(gè)方面的工作：
　　首先，根據(jù)超材料設(shè)計(jì)對(duì)材料電磁特性和高溫特性的需求，我們選擇了具有良好的耐溫性能及電性能的氧化鋁陶瓷和二硼化鈦陶瓷分別作為組成超材料介質(zhì)層與導(dǎo)電層的材料。利用超材料的駐波共振吸收原理，并應(yīng)用有限元電磁模擬的方法設(shè)計(jì)了一種工作頻率在X波

3、段的薄層強(qiáng)吸收的共振型超材料，該超材料具備從室溫到800℃在共振頻率處有90％以上的吸收性能。為了在實(shí)驗(yàn)上獲得高溫下具有所設(shè)計(jì)的性能的超材料，我們探討了影響該超材料吸波性能的部分重要如周期大小、介質(zhì)層厚度、介電損耗等因素，以作為該超材料制備過(guò)程中的參考。結(jié)果表明，導(dǎo)電陶瓷單元的厚度以及電導(dǎo)率對(duì)吸收性能的影響不敏感，可以在較大范圍內(nèi)變動(dòng)而基本不影響吸收性能。本部分工作為制備性能穩(wěn)定的高溫吸波超材料奠定了理論基礎(chǔ)。
　　其次，根據(jù)設(shè)計(jì)

4、要求，利用模板定位并采用高溫膠粘接的方法制備了一種高溫超材料，并開發(fā)了一種高溫反射率測(cè)試系統(tǒng)，利用其測(cè)試了超材料在25-1000℃下的微波吸收性能。結(jié)果表明在超材料為進(jìn)行高溫?zé)崽幚碇螅牧显谑覝氐礁邷叵碌奈招阅芊€(wěn)定，吸收峰的位置隨溫度變化穩(wěn)定在10.4-11.3 GHz之間，吸收強(qiáng)度達(dá)到了90%以上，表現(xiàn)出良好的吸波性能。
　　總之，在本論文中我們?cè)O(shè)計(jì)并成功制備了一種可以耐1000℃高溫的吸波超材料，為高溫吸波材料的發(fā)展和設(shè)