钆-铁氧体复合吸波粉体材料与雷达吸波涂料的研制可行性研究报告(3)

2019-03-16 22:30

氧体材料结晶良好,杂质含量少;采用微波网络分析仪对微波吸波性能测定表明,制得的纳米钆-W型铁氧体与烧结铁氧体吸波材料比较,具有更好的吸波性能。

2. 金属离子掺杂改性钆-W型铁氧体纳米级吸波材料的研制 本项目研究采用钴、锰等金属离子、羰基铁掺杂改性钆-W型铁氧体制备纳米级材料。铁氧体材料作为吸波材料,其特点是吸波效率较高,但吸波频率较窄。不同的铁氧体材料,其有效吸波频率范围是不同的,采用钴、锰等金属离子、羰基铁,掺杂改性钆-W型铁氧体制备纳米级吸波材料,组合不同材料的有效吸波频率,可大大拓宽材料的吸波频率范围,达到宽频、有效吸波的效果。 3. 界面吸波涂层的研究

铁氧体吸波材料与基相材料结合制备吸波涂层。采用配方不同的吸波材料,形成界面吸波涂层。吸波涂层涂覆于电磁辐射设施,可有效吸收电磁辐射,降低电磁信号反射率。

基相粘结材料选用可耐-40℃~+80℃温差变化的改性聚氨酯、改性聚乙烯基酯、改性环氧树脂等材料。其作用是粘结吸波材料于荫身设施表面。所选用的基相材料应与吸波材料很好兼容,与基底材料的热膨胀系数适应,粘结力良好。

界面吸波涂层:在基相材料中混合掺加钆-W型铁氧体纳米材料组成吸波-阻抗变换层;掺杂金属离子和羰基铁改性钆-W型铁氧体纳米材料组成吸波-低阻抗谐振层以形成界面吸波涂层,利用电磁波在不同介质界面上的多次反射机理,使入射电磁波在吸波材料内部各

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界面上多次入射和反射,从而更有效地提高吸收效率。

研究工作的任务是:以高性能钆-W型铁氧体纳米吸波材料为主,复合掺加不同类型的吸波材料组成复合吸波涂层,通过材料的电、磁性能的实验,分析材料的磁导率、介电常数以及微波衰减率,遴选电磁波吸收剂优化体系,研究电磁波吸收剂的配比与制备工艺参数并使之达到产业化的目的。

三、研究方案

1. 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 1.1 研究目标

本项目研制的新型吸波材料具有以下特性:

高效、宽频特性:反射率R:-20dB(相当于入射波功率的99%被吸收),吸波频段为30MHz~100GHz范围内; 基相粘结剂具有良好的粘结性; 涂层厚度1~2mm 1.2 研究内容

纳米级钆-W型铁氧体的研究;

掺杂金属离子改性钆-W型铁氧体纳米材料的研究:

基相粘结剂的材料选择、吸波材料与粘结材料的综合作用研究; 界面吸波涂层体系及其作用机理; 界面吸波涂层内部构造优化模式与组合; 界面吸波涂层优化设计理论及模型。

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1.3 拟解决的关键问题

研制掺杂金属离子改性钆-W型铁氧体纳米材料以拓宽吸波频率;

基相粘结材料与吸波介质的组合性能研究及工艺化; 界面吸波涂层内部吸波介质的优化组合及性能测试; 2. 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 2.1 研究方法

根据飞行器的特点,研制以基相粘结材料为载体的界面高效吸波涂层。通过吸波性能的检测分析,展开钆-W型铁氧体及掺杂金属离子改性钆-W型铁氧体纳米材料的研究;电、磁性能的研究;分析吸波剂的磁导率、介电常数以及微波衰减量;研究吸波剂制备的优化工艺参数。 2.2 技术路线

2.2.1纳米级钆-W型铁氧体吸波材料的研制

本项目已开展了纳米级钆-W型铁氧体的研究并获得初步研究成果。吸波材料涂层经江西洪都航空工业集团公司飞机设计研究所EMC测试站测试,吸波性能良好。

2.2.2 金属离子掺杂改性钆-W型铁氧体纳米级吸波材料的研制 本项目研究采用钴、锰等金属离子和羰基铁,掺杂改性钆-W型铁氧体制备纳米级材料。以拓宽材料的吸波频率范围,达到宽频、有效吸波的效果。

2.2.3 界面吸波涂层的研究

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基相材料中混合掺加钆-W型铁氧体纳米材料组成吸波-阻抗变换层;掺杂金属离子改性钆-W型铁氧体纳米材料组成吸波-低阻抗谐振层以形成界面吸波涂层。

研究不同的基相结合材料性质以制备吸波涂层。基相粘结材料拟选用改性聚氨酯、改性聚乙烯基酯或改性环氧树脂等材料。所选用的基相材料应与吸波材料很好兼容,与基底材料的热膨胀系数适应,粘结力良好。与粉体铁氧体材料结合时有良好的工艺性。

界面吸波涂层的研究应使配比与制备工艺参数达到实用型、产业化的目的。

2.3 实验方案及可行性分析

根据材料的吸波特性选择各元素组成,采用正交法按不同的配比制备吸波纳米粉体,与树脂基料、油漆添加助剂混合分散,经研磨制成吸波涂料。通过一系列测试分析,选定最佳配方。

由于前期工作扎实,通过小样定性测试确认效果较好,认为该项目成功率极高,选材方向正确,研制的产品实用性强,有较高的经济效益和社会效益。

四、年度研究计划及预测进展

2005年度:

纳米钆-W型铁氧体与金属离子掺杂改性钆-W型铁氧体纳米级吸波材料的研制、材料的吸波性质定性测试及其制备技术; 2006年度:

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界面吸波涂层的研究:基相粘结材料的选用,与吸波材料结合的工艺参数确定;界面吸波涂层的吸波性质定量测试及其制备技术; 2007年度:

界面吸波涂层内部吸波介质的优化组合及性能测试;项目达到鉴定要求。

五、预期研究成果

1. 钆-W型铁氧体与金属离子掺杂改性钆-W型铁氧体的纳米级吸波材料制备技术;该技术水平预期达到国内领先水平; 2. 界面吸波涂层的基相粘结材料研究与制备; 3. 界面吸波涂层的优化配比与制备工艺参数。

六、研究基础

1. 与本项目有关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩 项目组对吸波材料已进行近一年的前期科研工作,通过资料查询、消化吸收、以及组成结构设计,提出钆-W型铁氧体与金属离子掺杂改性钆-W型铁氧体的纳米级吸波材料具有较优秀的吸波性能。通过对吸波材料进行了试验探索,以及在洪都航空工业集团有限公司650所的定性试验,认为所设计的钆-W型铁氧体吸波材料基本达到了预期效果。

2. 已具备的实验条件,尚缺少的实验条件和拟解决的途径(包括利用国家重点实验室和部门开放实验室的计划与落实情况)

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