水泥基吸波建筑材料的研究进展

碳纤维吸波材料的研究进展_吴红焕

碳纤维吸波材料的研究进展 吴红焕,王晓艳,张　玲,朱冬梅,周万城 (西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072) 摘要 通过对碳纤维在复合材料中吸波性能的研究,得出通过控制碳纤维的长度和含量,以及采用化学掺杂或异型截面是得到频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强结构吸波材料的有效方法,同时大力开展螺旋碳纤维和碳纳米管的研究是加快进展的新方向。 关键词 碳纤维　吸波材料　碳纳米管　化学掺杂 中图分类号:TQ342+.742 文献标识码:A Present Development of Absorbing Composites Containing C arbon Fibers WU Honghuan,WAN G Xiaoyan,ZHAN G Ling,ZHU Dongmei,ZHOU Wancheng (State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University,Xi’an710072) Abstract The characteristic and transforming methods of short carbon fibers are discussed in this paper,in2 cluding additive lengths,contents,adulteration and non2circular section.Controlling the length and content of carbon fibers and exploiting adulteration and non2circular section are effective methods to get“wide,thin,light,strong”structure absorbing materials.At the same time,coiled carbon fibers and carbon nano2pipes are the new direction to ac2 celerate development. K ey w ords carbon fiber,absorbing material,CN Ts,chemical adulteration 　 0　前言 雷达吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波,并将电磁能转换成热能而耗散掉,或使电磁波因干涉相消的一类材料。它由吸收剂与能透过雷达波的基体材料复合而成,经历了由单一纤维到混杂纤维、由次承力件到主承力件、由热固性树脂到热塑性树脂的发展过程[1～3]。除一般的吸波材料外,隐身用的特种碳纤维是制造吸波材料的关键。碳纤维结构吸波材料具有承载和减少雷达比反射面的双重功能,是功能与结构一体化的优良微波吸收材料。与其它吸波材料相比,它不仅具有硬度高、高温强度大、热膨胀系数小、热传导率高、耐蚀、抗氧化等特点,还具有质轻、吸收频带宽的优点。通过研究碳纤维的吸波性能和吸波机理,并对纤维吸收剂进行改性和结构设计,研制出高性能的碳纤维复合材料是现在研究的热点课题[4,5]。但目前国内对碳纤维吸波材料的理论研究与实际应用之间仍存在一定差距,亟需进一步突破。由于连续碳纤维对雷达波易产生强反射作用,而短切碳纤维在材料中随机分布,改善了这方面的性能,对雷达波有较好的吸收性能。本文从短切碳纤维的吸波性能出发,总结了碳纤维的吸波特性及改性措施。 1　短切碳纤维的吸波机理及影响因素 1.1　短切碳纤维的吸波性能及频响机理 连续碳纤维对雷达波产生强反射作用,主要是因为电磁场在碳纤维中形成了较大的连续传导电流。而短碳纤维在基体当中的吸波机理目前基本存在两种解释[6],一是认为短切碳纤维在吸波材料中起半波谐振子的作用。在短切碳纤维的近区存在似稳感应场,此感应场激起耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而使雷达波能量转换为其他形式的能量,主要为热能。另一说法认为在含短切碳纤维的吸波材料中,可以把短切碳纤维作为偶极子。短切碳纤维偶极子在电磁场的作用下会产生极化耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而使雷达波能量转换为其它形式的能量。 碳纤维吸波材料是一种介电型吸波材料,与磁性吸收剂相比,介电常数控制是吸收剂研究的重点和难点,而介电常数频散效应的控制则是宽频带吸收所必须追求的目标。因此,研究碳纤维吸波材料频响效应的机理至关重要。频响效应就是随着频率的增加,介电参数的实部、虚部下降,损耗增加的现象。其本质是在频率变化的过程中,电极化出现了极化的惯性或滞后性,以至于在不同频率电场中极化来不及响应电场的变化而出现的现象。根据电磁波理论,随着频率的增加,当电磁波在碳纤维导体表面产生涡流时,在导线截面上的电流分布将越来越向导线表面集中,即产生趋肤效应现象。趋肤效应越明显,产生的涡流损耗越相应地增加,从而导致电磁波的消耗。电磁波在碳纤维之间传播时,除了涡流损耗外,在每束碳纤维之间的部分电磁波还会经散射发生类似相位对消现象引起损耗增加[7]。 1.2　添加最佳长度和含量的探索 邢丽英等[8]研究了掺混短碳纤维的复合材料在电磁波作用下某些宏观物理量的响应特性。结果表明,调整纤维长度及含量可在很宽范围内改变材料的电磁参数与衰减量;不同长度的短碳纤维在介质中的最佳填充量不同,当纤维的长度接近传输 　吴红焕:女,1982年生,硕士,主要从事碳纤维结构吸波材料研究　Tel:029*********　E2mail:whh—8278@https://www.wendangku.net/doc/f04801781.html,

掺天然磁铁矿水泥基复合材料电磁波吸收性能研究-

文章编号:１００１-９７３１(２０１５)０２-０２０１９-０４ 掺天然磁铁矿水泥基复合材料电磁波吸收性能研究? 关博文１,丁冬海２,熊一锐１,杨一涛１,张纪阳１ (１．长安大学材料科学与工程学院,西安７１００６１;２．西安建筑科技大学材料与矿资学院,西安７１００５５) 摘一要:一以天然磁铁矿粉为低成本吸收剂制备了水泥基吸波材料,采用矩形波导法测试了不同磁铁矿掺量试样的复介电常数与复磁导率,并基于传输线与阻抗理论计算了试样的反射率.结果表明,掺天然磁铁矿水泥复合材料在８．２~１２．４GHz频率范围内具有较高的电磁参数,表现出明显的电损耗与磁损耗.磁铁矿水泥复合材料存在２．５和８．５mm两个匹配厚度.随磁铁矿掺量的增加,吸收峰向低频方向移动.当试样厚度为２．５mm时,磁铁矿掺量１５％时,复合材料吸波性能最好,吸收峰值达到－１４．８dB,反射率低于－１０dB的频带达到２．１GHz,而试样厚度为８．５mm时吸收峰值较低,但是吸收频带较窄. 关键词:一天然磁铁矿;水泥基复合材料;吸波 中图分类号:一TB３３３文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１５．０２．００４ １一引一言 随着军用雷达探测技术的发展,作为降低桥梁二机场二指挥所等大型固定目标的微波信号的雷达隐身技术,对于提高固定目标战场生存能力有着非常重要的军事意义.使用水泥基吸波材料,可以将电磁波能量转化为热能而衰减雷达波,是实现固定目标雷达隐身的重要手段.计算机二无线电通讯技术等电子器件产生的电磁辐射,不仅威胁人类身心健康,而且影响精密电子设备的正常工作,已经成为国际公认的一种重要污染源之一.抑制电磁辐射污染的主要手段是电磁屏蔽技术,使电磁波反射或吸收是电磁屏蔽的主要途径,反射容易造成二次电磁污染,不能根本消除电磁辐射,吸波材料可以将电磁辐射转化为热能而耗散掉,作为电磁屏蔽技术前景广阔.此外,道路微波除冰融雪技术可操作性强二易于实施,而且对路面的路用性能几乎无不利影响,日益受到重视,应用水泥基吸波材料是提高微波除冰融雪效率二降低能源浪费的有效途径.因此,研制水泥基吸波材料具有重要的现实意义[１]. 水泥基吸波材料吸收剂用量大,研究较多的碳吸收剂[２-３]二金属细粉吸收剂二铁氧体吸收剂[４]成本高,不利于水泥基吸波材料的推广应用.D．D．L．Chun g等将粉煤灰掺入水泥制备的水泥基复合材料屏蔽性能在１GHz处达到８dB,并指出粉煤灰中的Fe２O３是电磁屏蔽的有效成分[５].黄煜镔等对高铁粉煤灰水泥基复合材料的吸波性能进行了研究,发现粉煤灰吸波性能在高频波段优于低频波段[６].Li等提出用粉煤灰作为吸收剂制备水泥基吸波材料,发现粉煤灰的复杂化学成分与多孔结构有利于其对电磁波的损耗,但粉煤灰的火山灰活性与团聚效应不利于其吸波性能的发挥[７].近年来,G．Bantsis等[８]二戴银锁等[９]将冶金废渣掺入水泥浆体,制备了低成本电磁屏蔽水泥建筑材料,钢渣与粉煤灰作为水泥基吸波材料吸收剂的研究为低成本水泥基吸波材料提供了新的思路,但钢渣与粉煤灰对电磁波吸收有效成分含量较低,需要探索新的低成本吸收剂. 以Fe３O４为主要化学成分的磁铁矿自然界储量丰富,具有介电性与铁磁性,并对电磁波具有较强的吸收能力[１０],可以作为水泥基吸波材料的低成本吸收剂,但是目前研究报道较少.本文研究磁铁矿粉掺量对水泥基复合材料电磁性能的影响,希望能够为低成本水泥基复合材料研制提供新的技术途径与理论基础.２一实一验 ２．１一试样制备 选用秦岭水泥公司生产的４２．５普通硅酸盐水泥和河北灵寿县兴旺矿产品加工厂生产的磁铁矿粉,磁铁矿粉过３００目筛.将磁铁矿粉分别以质量分数５％,１０％,１５％和２０％取代水泥,水灰比为０．４５,加水后自动搅拌,将水泥浆体倒入模具中,振动密实,将表面抹平,２４h后脱模,水中养护２１d后烘干测电磁参数. ２．２一性能表征 用X射线衍射仪(XRD,D/MAXⅢB,CuKα)对磁铁矿进行物相分析.用JSM-６３６０型扫描电子显微镜观察样品表面形貌并用能谱仪对样品进行微区成分分析. 采用矩形波导法测试水泥试样的复介电常数与复磁导率,试样尺寸为２２．８６mm?１０．１６mm?３mm, ９１０２０ 关博文等:掺天然磁铁矿水泥基复合材料电磁波吸收性能研究 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１３０８０６２);中国博士后科学基金资助项目(２０１３M５４０７２６);中央高校基本科研业务资金资助项目(２０１４G１３１１０８４) 收到初稿日期:２０１４-０９-２０收到修改稿日期:２０１４-１１-１８通讯作者:关博文,E-mail:g uanbowen２００１＠１６３．com 作者简介:关博文一(１９８５－),男(满族),吉林省吉林市人,讲师,博士,主要从事功能建材研究.

《水泥基复合材料》课程复习大纲

《水泥基复合材料》知识要点 1.混凝土的概念及分类。 2.混凝土的组成材料及各组成材料的作用。 3.工程对混凝土拌和所用水泥的要求。 4.集料对混凝土性能可产生哪些影响？ 5.集料的主要技术性质。 6.评定普通集料强度的方法有哪几种？其中哪一种为集料的真实强度？ 7.普通混凝土粗集料为什么对其颗粒形状及表面状态进行评定？理解棱角系数的概念。我国对颗粒形状要求是如何规定的？ 8.理解集料级配概念，论述集料的颗粒级配对工程的意义。说明连续级配及间断级配集料进行堆积时，哪一种可获得更小的空隙率？ 9.说明集料最大粒径对混凝土在经济及性能上可能形成的影响。 10.理解流变学概念，说明三大流变基元的流变学方程及在固定荷载作用下变形特征。 11.利用麦克斯威模型解释应力松弛。 12.画出勃格斯模型的流变学基元组成。画出在外力一定时，勃格斯模型的变形规律。 13.画出混凝土拌和物的流变学模型，指出混凝土拌和物的变形规律。 14.指出混凝土拌和物的《混凝土学》定义及ASTMC125定义。说明二者的区别。 15.混凝土工作性测试有哪些方法？我国主要采用哪两种方法？指出混凝土坍落度测试的流变学实质。 16.影响混凝土拌和物工作性的因素有哪些？能否加以定量说明？ 17.什么是混凝土的内、外分层？指出其危害。 18.什么是混凝土的界面过度区？说明混凝土界面过度区对混凝土性能的影响。 19.影响混凝土界面过度区结构的因素有哪些？如何提高界面过度区强度？ 掌握、理解中心质假说的内容。中心质假说理论指出的理想复合材料结构模型包括哪些内容？何为负中心质，吴中伟教授怎样解释负中心质对混凝土结构及其性能的积极作用？ 20. 21.混凝土的变形性能分为哪两大类？ 22.说明混凝土的干缩机理及影响因素。如何减少混凝土的干缩？ 23.什么是混凝土的自干燥及自收缩？什么是混凝土的塑性收缩？

吸波材料现状和应用——整理超经典

吸波材料的发展现状 一. 1.目前吸波材料分类较多，现大致分成下面4种： 1．1按材料成型工艺和承载能力可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。1.2 按吸波原理 吸波材料又可分为吸收型和干涉型两类。吸收型吸波材料本身对雷达波进行吸收损耗，基本类型有复磁导率与复介电常数基本相等的吸收体、阻抗渐变“宽频”吸收体和衰减表面电流的薄层吸收体；干涉型则是利用吸波层表面和底层两列反射波的振幅相等相位相反进行干涉相消。 1.3 按材料的损耗机理 吸波材料可分为电阻型、电介质型和磁介质型3大类。碳化硅、石墨等属于电阻型吸波材料，电磁能主要衰减在材料电阻上；钛酸钡之类属于电介质型吸波材料，其机理为介质极化驰豫损耗；磁介质型吸波材料的损耗机理主要归结为铁磁共振吸收，如铁氧体、羟基铁等。 1.4 按研究时期 可分为传统吸波材料和新型吸波材料。铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等属于传统吸波材料，它们通常都具有吸收频带窄、密度大等缺点。其中铁氧体吸波材料和金属微粉吸波材料研究较多，性能也较好。新型吸波材料包括纳米材料、手性材料、导电高聚物、多晶铁纤维及电路模拟吸波材料等，它们具有不同于传统吸波材料的吸波机理。其中纳米材料和多晶铁纤维是众多新型吸波材料中性能最好的2种。 2.无机吸波剂 2.1 铁系吸波剂 2.1.1 金属铁微粉 金属铁微粉吸波剂主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收衰减电磁波，主要包括金属铁粉、铁合金粉、羰基铁粉等。金属铁微粉吸收剂具有较高的微波磁导率，温度稳定性好等优点，但是其抗氧化、抗酸碱能力差，介电常数大，频谱特性差，低频吸收性能较差，而且密度大。 2.1.2 多晶铁纤维 多晶铁纤维具有很好的磁滞损耗、涡流损耗及较强的介电损耗，并且是良好的导体，在外界电场作用下，其内部自由电子发生振荡运动，产生振荡电流，将电磁波的能量转化成热能，从而削弱电磁波。 2.1.3 铁氧体 铁氧体吸波材料是研究较多也较成熟的吸波材料。它的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽；不足之处是相对密度大，使部件增重，以至影响部件的整体性能，高频效应也不太理想。 2.2碳系吸波剂 2.2.1石墨、乙炔炭黑

纳米Mn-Zn铁氧体电磁吸波水泥基材料的制备与性能

第３７卷第３期 硅 酸 盐 通 报 Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．３ ２０１８年３月 ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ Ｍａｒｃｈ，２０１８ 纳米Ｍｎ-Ｚｎ铁氧体电磁吸波 水泥基材料的制备与性能 吕林女１，２，王全超２，何永佳２，孙珂珂２ （１．武汉理工大学理学院，武汉 ４３００７０；２．武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 ４３００７０） 摘要：利用化学共沉淀法制备纳米Ｍｎ-Ｚｎ铁氧体磁流体，再以一定比例将其掺入水泥浆体制备吸波层，以膨胀珍珠岩作为匹配层，制备双层水泥基吸波材料，研究了不同纳米组分掺入量对该种水泥基材料吸波性能的影响。结果表明：纳米Ｍｎ-Ｚｎ铁氧体吸波砂浆在厚度（２０＋１０）ｍｍ、掺量７％时，在８～１８ＧＨｚ频段内反射率都小于－１０ｄＢ，最小反射率为１８ＧＨｚ处的－１５．１ｄＢ。 关键词：纳米Ｍｎ-Ｚｎ铁氧体；双层水泥基吸波材料；磁流体；反射率 中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１-１６２５（２０１８）０３-０７６７-０５ ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮａｎｏＭｎ-ＺｎＦｅｒｒｉｔｅＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅＡｂｓｏｒｂｉｎｇＣｅｍｅｎｔ-ｂａｓｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ ＬＹＵＬｉｎ-ｎｖ１，２，ＷＡＮＧＱｕａｎ-ｃｈａｏ２，ＨＥＹｏｎｇ-ｊｉａ２，ＳＵＮＫｅ-ｋｅ２ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｉｌｉｃａｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＮａｎｏＭｎ-Ｚｎｆｅｒｒｉｔｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｎｗａｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｃｅｍｅｎｔｐａｓｔｅｔｏｐｒｅｐａｒｅｔｈｅｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｌａｙｅｒｗｉｔｈａｃｅｒｔａｉｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ．Ｄｏｕｂｌｅｌａｙｅｒｃｅｍｅｎｔ-ｂａｓｅｄｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇｅｘｐａｎｄｅｄｐｅｒｌｉｔｅａｓａｍａｔｃｈｉｎｇｌａｙｅｒ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｎａｎｏＭｎ-Ｚｎｆｅｒｒｉｔｅｏｎａｂｓｏｒｂｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｅｍｅｎｔ-ｂａｓｅｄｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆｎａｎｏＭｎ-Ｚｎｆｅｒｒｉｔｅｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍｏｒｔａｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ－１０ｄＢｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ８-１８ＧＨｚ，ａｎｄｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙｉｓ－１５．１ｄＢａｔ１８ＧＨｚ，ｗｈｅｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓ（２０＋１０）ｍｍａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｉｓ７％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏＭｎ-Ｚｎｆｅｒｒｉｔｅ；ｄｏｕｂｌｅｌａｙｅｒｃｅｍｅｎｔ-ｂａｓｅｄｗａｖｅａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ；ｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｉｄ；ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ 基金项目：国家自然科学基金（５１３７２１８３，５１４６１１３５００５） 作者简介：吕林女（１９７２-），女，博士，教授．主要从事先进水泥基材料方向研究． 通讯作者：何永佳，教授，博导．１ 引 言 随着各种电子仪器的广泛应用，电磁辐射带来的危害越来越受到人们的关注 ［１］，电磁辐射不仅会干扰仪器的正常使用，而且会对人类的身体健康带来危害 ［２］，水泥基材料作为常用的建筑材料，强度高、耐久性好、资源丰富、价格低廉、用途广泛 ［３］，它不仅可以作为结构材料，也可以通过添加吸波剂改善其吸波特性从而作为吸波材料［４］。 万方数据

陶瓷吸波材料的研究进展_范跃农

《陶瓷学报》 JOURNAL OF CERAMICS 第31卷第1期2010年3月 Vol.31,No.1Mar.2010 文章编号：1000-2278（2010）01-0538-04 陶瓷吸波材料的研究进展 范跃农1， 2 龚荣洲2 （１．景德镇陶瓷学院，景德镇：３３３４０３，２．华中科技大学，武汉：４３００７４） 摘要 简述了在当今世界能提高各类武器在战争中的生存能力、防卫能力和攻击能力的隐身技术，对其在现代高技术武器装备中的重要作用进行了肯定。对隐身技术中占重要地位的电磁波吸收材料的种类、吸波原理及吸波方式做了进一步阐述。重点讨论了陶瓷吸波材料的吸波原理、组成结构和方式，并着重介绍了几种最近几年陶瓷吸波材料的最新研究成果，列举了它们的吸波性能参数。最后，对陶瓷吸波材料发展方向进行了展望。关键词隐身技术，陶瓷，吸波材料，研究进展中图分类号：ＴＱ１７４文献标识码：Ａ １引言 随着电子技术的发展,新型雷达、探测器及精密制导武器相继问世，军事空中防御能力和反导弹能力日益增强，使得武器系统，特别是大型作战武器，如飞机、导弹、舰艇、坦克等所面临的威胁越来越大，作为提高战争中的生存能力、 防卫能力和攻击能力的隐身技术，普遍受到世界各国的高度重视。 隐身技术是指降低目标的雷达、红外、激光、磁信号等特征，使其在一定范围内难以被探测，从而提高其生存能力的技术。 已经成为现代电子战争的重要组成部分，它伴随着武器攻击、防卫技术的发展而产生，其最终目的是使武器系统能在多个的频率范围，进行多方位的隐身。隐身技术发展的关键在于材料技术的发展，要求材料具有质量轻、适应性强的特点。为了适应未来战争的需要，世界各发达国家都在积极致力于开发新型高效的吸波材料，并对其吸波机理进行更进一步的研究[1]。 吸波材料是隐身技术中不可缺少的组成部分，隐身兵器主要依靠吸波材料来吸收和衰减雷达波以达到隐身的目的。 ２吸波材料的分类 按照吸波材料的结构，可将其分为涂料型吸波材 料、贴片型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料等[2]。 按照吸波机理可以将吸波材料分为磁损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料和“双复”型吸波材料三类。 陶瓷吸波材料属于介电损耗型吸波材料，主要包括碳化硅、Si 3N 4、莫来石、钛酸钡、Al 2O 3、AlN 、堇青石、硼硅酸铝、粘土和炭黑等一类陶瓷材料，同铁氧体、复合金属粉末等比较，这一类材料的吸波性能好，而且还可以有效地减弱红外辐射信号，能有效损耗雷达波的能量。由于它们比重小、耐高温、介电常数随烧结温度有较大的变化范围，是制作多波段吸波材料的主要成分，有可能通过对显微结构和电磁参数的控制，来获得所希望的吸波效果。此外，由金属微粉和陶瓷微粉共烧而成的以金属为分散相，陶瓷为连续相的金属陶瓷也属于这一类。这一类材料对雷达波能量的吸收、转移主要以热能形式散发[3]。 要达到良好的吸波效果，必须具备以下两个条件：(l)入射来的电磁波要尽可能多地进入吸波材料而不被反射；(2)材料要能将电磁波损耗吸收掉[4]。因此， 收稿日期：2009-10-11通讯联系人：范跃农 DOI:10.13957/https://www.wendangku.net/doc/f04801781.html,ki.tcxb.2009.04.022

吸波材料吸波原理及其研究进展

吸波材料的吸波原理及其研究进展 张开庆 （山东科技大学应用物理学2010-01 201001090134） 摘要：介绍了吸波材料的重要性，阐述了吸波材料的吸波原理，综述了铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料及光学透明吸波材料近几年来的国内外研究进展及应用，最后指出，多频谱隐身材料和智能隐身材料是吸波材料中两个最主要的发展方向。 关键词：吸波材料；吸波原理；进展 Absorbing Mechanism and Progress of Wave-absorbing Materials Zhang Kai-qing (Shandong university of science and technology college of science, Applied physics class level 2010-01) Abstract:The sign if icance of wave-absorbing materials was explained. The absorbing mechanism indifferent conditions, the species and the characteristics of general wave-absorbing materials were introduced. The recent progress and application of ferrite material, surperfine metal powders, nanam eter absorbing material and optics transparent absorbing materials were reviewed. Finally points out that the multiple spectra and intelligent stealth materials are tow most essential developing trends for radar wave absorbing materials. Key words: wave-absorbing materials; wave-absorbing mechanism; progress 随着现代科技技术尤其是电子工业技术的高速发展，不同频率的电磁辐射充斥着人们的生活空间，破坏了人类良好的生态环境，造成了严重的电磁污染。不少科学家预言，在二十一世纪，电磁污染将成为生态环境首屈一指的物理污染[1]。电磁场以电磁波的形式传递能量，只有使用电磁波吸波材料。使电磁波能转化为热能或其他形式的能，才能有效清除电磁污染。因此解决电磁污染的吸波材料的研究和应用成为人们研究. 隐身技术也称为目标特征信号控制技术，是一种通过控制和降低武器系统的特征信号，使其难以被发现、识别、跟踪和攻击的技术。由于隐身技术能极大地提高武器的生存能力和作战效果，受到许多国家的高度重视，成为集陆、海、空、天四位一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段，成为现代军事研究的关键技术[2]。在现代战争中，雷达是探测目标的最可靠手段，因此雷达隐身技术是隐身技术的重点。 雷达隐身技术的核心是降低目标的雷达散射截面（RCS）。其技术主要途径有两条：一是通过目标的外形设计降低RCS，简称为外形技术。二是目标应用能吸收雷达波的材料，即利用雷达吸波材料（RAM）降低目标的RCS，简称为雷达吸波材料技术[3]。 雷达吸波材料简称吸波材料。吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量而消散掉的一类材料。它的工作原理与材料的电磁特性有关。良好的吸波材料具备两个条件，一是雷达波射入的吸波材料内，其能量损耗尽可能大；二是吸波材料的阻抗与雷达波的阻抗相匹配，此时满足无反射。实际上常要求吸波材料在一定频宽范围内对电磁波强烈的吸收，理想的情况是全吸收，即反射系数为零[2]。 由于各类材料的化学成分和微观结构不同，吸波机理也不尽相同。尽管如此，吸波材料的吸波性能还是可以用宏观的电磁理论进行分析，工程上也常常使用材料宏观的介电常数和磁导率来评价吸波材料的反射和传输特性材料吸收电磁波的基本条件是：一是电磁波入射到材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求材料满足阻抗匹配；二

浅谈水泥基混凝土材料

浅谈水泥基混凝土复合材料 姓名：陈聪学号：S11085213015 专业：建筑与土木工程44班 摘要: 随着社会快速发展，单一的水泥材料已经不能满足人们日常工程需求，高性能水泥基复合材料既是在近代科技成就的基础上发展起来的，又将在高新技术工程领域中开发应用。本文结合相关论文资料[1]对近年来出现的几种高性能水泥基复合材料进行了初步阐述。 关键词: 高性能水泥基功能复合材料发展状况困惑展望 Abstract:With the development of society, single cement material already can't satisfy people's daily engineering requirements, high performance cement-based composite materials is developed on the basis of modern scientific and technological achievements, and in the development of new and high technology in the field of engineering application. Based on the related papers [1] to the trend in recent years several high performance cement-based composite material has carried on the preliminary in this paper. Keywords:High performance cement-based functional composites; status of development ; Perplexity; Prospect; 第一章前言 论文[1]介绍了国内外水泥基功能复合材料的研究进展及应用，重点对几种重要的水泥基功能复合材料，如导电、压电、介电、磁性、屏蔽等材料的组成、特性、工艺及发展状况进行了综述。 通过查询相关资料[4]，对水泥基功能复合材料有了初步的了解，功能材料是指通过光、电、磁、力、热、化学、生物化学等作用后，具有特定功能（导电性、压电性、热电性、磁性和防辐射性）的新材料[1]。随着科学技术的迅速发展，功能单一的传统水泥材料，已不能适应日新月异的多功能工程需要，现代建筑对水泥基复合材料提出了新的挑战，不仅要求水泥基复合材料要有高强度，而且还应具有声、光、电、磁、热等功能，以适应多功能和智能

新型纳米吸波涂层材料的研究进展

新型纳米吸波涂层材料的研究进展 ： 1引言 随着现代军事技术的迅猛发展，世界各国的防御体系被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大，军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到了严重威胁。隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，并受到世界各国的高度重视。现代化战争对吸波材料的吸波性能要求越来越高，一般传统的吸波材料很难满足需要。由于结构和组成的特殊性，使得纳米吸波涂料成为隐身技术的新亮点。纳米材料是指三维尺寸中至少有一维为纳米尺寸的材料，如薄膜、纤维、超细粒子、多层膜、粒子膜及纳米微晶材料等，一

般是由尺寸在1～100nm的物质组成的微粉体系。 2纳米吸波涂层的吸波原理和结构特性 吸波材料的吸波实质是吸收或衰减入射的电磁 波，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量而耗散掉。吸波材料一般由基体材料与吸收介质复合而成。吸波材料可以分为电损耗型和磁损耗型2类。电损耗型材料主要靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化来吸收、衰减电磁波。磁损耗型材料主要是靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来引起电磁波的吸收和衰减。由于纳米晶粒细小，使其晶界上的原子数多于晶粒内部的，即产生高浓度晶界，使纳米材料有许多不同

于一般粗晶材料的性能。纳米微粒具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、介电效应和宏观量子隧道效应等。纳米材料之所以具有非常优良的吸波性能，主要是以下原因：首先，纳米材料具有高浓度晶界，晶界面原子的比表面积大、悬空键多、界面极化强，容易产生多重散射，在电磁场辐射作用下，由于纳米粒子的表面效应造成原子、电子运动的加剧而磁化，使电磁能更加有效地转化为热能，产生了强烈的吸波效应;其次，量子尺寸效应的存在使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微波的能级范围，从而成为纳米材料新的吸波通道;此外纳米离子具有较大的饱和磁感、高的磁滞损耗和矫顽力，使得纳米材料具有涡流损耗高、居里点及使用温度高、吸波频率宽等性能。纳米材料的这种结构特征使得纳米吸波材料具有吸收频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点，易满足雷达吸波材料薄、轻、宽、强的要求，是一种非常有发展前景的高性能、多功能吸收剂。

水泥基复合材料

水泥基复合材料 艾ai青摘要: 本文论述了水泥基材料改性用聚合物种类、聚合物改性机理、聚合物改性水泥基材料研究进展和发展趋势。加入了聚合物材料后，水泥基材料的性能，如强度、变形能力、粘结性能、防水性能、耐久性能等都会有所改善，改善的程度与聚灰比、聚合物的品种和性能有很大关系。但也存在不足之处，如抗压强度提高不大，有时还降低，最高使用温度不如普通混凝土等。笔者认为，研究如何大幅度提高聚合物改性水泥基材料的抗压强度和最高使用温度很有意义。 关键词: 关键词聚合物改性水泥基材料进展机理性能 1.引言 普通混凝土因抗压比低，干缩变形大，抗渗性、抗裂性、耐腐蚀性差，密度大，其使用范围受到很大限制。随着工业的发展，出现了钢筋混凝土、自应力混凝土和纤维混凝土。但在这些改进中，胶结材料水泥的性能没有发生改变，因此也限制了混凝土性能的提高。水泥混凝土（砂浆）的一个新动向就是水泥混凝土（砂浆）与有机高分子材料复合，这样可以有效地改善混凝土（砂浆）的性能。因为有机高分子聚合物的长分子链结构以及大分子中的键节或链段的自旋转性，决定其具有与无机非金属材料不同的性质—弹性和塑性[1]。所以在水泥混凝土（砂浆）中加入少量有机高分子聚合物，既可以使混凝土获得高密实度，又不至于使混凝土（砂浆）的脆性加大，这样便可制得高强度、高抗渗和高耐腐蚀性的混凝土。如今，聚合物改性砂浆和混凝土不仅在混凝土结构的修补和维护方面成为一种非常重要的材料，就是在新的建筑中也获得越来越广泛的应用，尤其是在桥面、停车场、码头、瓷砖和石材粘结、建筑防水、防腐等工程领域。 2. 聚合物改性水泥基复合材料 1.1. 改性用聚合物种类 聚合物改性水泥基复合材料是指在水泥混合时加入了分散在水中或者可以在水中分散的聚合物材料，包括掺和不掺骨料的复合材料、水泥浆、砂浆和混凝土。用于水泥混凝土（砂浆）改性的聚合物有四类，即水溶性聚合物、聚合物乳液（或分散体）、可再分散的粉料和液体聚合物。聚合物乳液通常是将可聚合单体在水中进行乳液聚合而获得的，但也有一些聚合物乳液不是通过单体乳液聚合而获得的，如天然橡胶胶乳是直接从橡胶树上获得，再经适当浓缩制成的；环氧乳液则一般是用乳化剂将环氧树脂乳化而成的。可再分散的聚合物粉料一般是由聚合物乳液经喷雾干燥而成的，聚合物粉末与聚合物乳液就像是奶粉与牛奶一样。它对水泥砂浆和混凝土的改性机理与聚合物乳液是相同的，只不过它往往是先与水泥和骨料进行干混，再加水湿拌才重新乳化成乳液。水溶性聚合物品种很多，可以分为三大类：天然水溶性、半合成水溶性和合成水溶性。一般说，水溶性聚合物的用量非常小，通常在水泥质量的0。5%以下，对硬化砂浆和混凝土的强度没有大的影响[2]。因此，水溶性聚合物主要用来改善水泥砂浆和混凝土的工作特性，有时候也可以把其归类为增黏剂。用于水泥改性用的液体聚合物有环氧树脂和不饱和聚脂，在与水泥混合时还要加入固化剂。与聚合物乳液改性相比，使用液体聚合物时聚合物用量要更多，因为聚合物不亲水，分散不是很容易，所以用液体聚合物改性混凝土的情形要比其他类型聚合物少得多。聚合物水泥砂浆的配比一般为，水泥∶砂=1∶2～3（质量比）；聚灰比=5%～20%；

纤维增强水泥基复合材料

纤维增强型水泥基复合材料 一、纤维增强型水泥基复合材料的概述 纤维增强型水泥基复合材料是以水泥与水发生水化、硬化后形成的硬化水泥浆体作为基体，以不连续的短纤维或连续的长纤维作增强材料组合而成的一种复合材料。 普通混凝土是脆性材料，在受荷载之前内部已有大量微观裂缝，在不断增加的外力作用下，这些微裂缝会逐渐扩展，并最终形成宏观裂缝，导致材料破坏。 加入适量的纤维之后，纤维对微裂缝的扩展起阻止和抑制作用，因而使复合材料的抗拉与抗折强度以及断裂能较未增强的水泥基体有明显的提高。 二、纤维增强型水泥基复合材料的力学性能 在纤维增强水泥基复合材料中，纤维的主要作用在于阻止微裂缝的扩展，具体表现在提高复合材料的抗拉、抗裂、抗渗及抗冲击、抗冻性等。 ? 2.1 抗拉强度 ?在水泥基复合材料受力过程中纤维与基体共同受力变形，纤维的牵连作用使基体裂而不断并能进一步承受载荷，可使水泥基材料的抗拉强度得到充分保证；当所用纤维的力学性能、几何尺寸与掺量等合适时，可使复合材料的抗拉强度有明显的提高。 ? ? 2.2 抗裂性

在水泥基复合材料新拌的初期，增强纤维就能构成一种网状承托体系，产生有效的二级加强效果，从而有效的减少材料的内分层和毛细腔的产生； 在硬化过程中，当基体内出现第一条隐微裂缝并进一步发展时，如果纤维的拉出抵抗力大于出现第一条裂缝时的荷载，则纤维能承受更大的荷载，纤维的存在就阻止了隐微裂缝发展成宏观裂缝的可能。 ? 2.3 抗渗性 纤维作为增强材料，可以有效控制水泥基复合材料的早期干缩微裂以及离析裂纹的产生及发展，减少材料的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生。另外，纤维起了承托骨料的作用，降低了材料表面的析水现象与集料的离析，有效地降低了材料中的孔隙率，避免了连通毛细孔的形成，提高了水泥基复合材料的抗渗性。 2.4 抗冲击及抗变形性能 在纤维增强水泥基复合材料受拉（弯）时，即使基体中已出现大量的分散裂缝，由于增强纤维的存在，基体仍可承受一定的外荷并具有假延性，从而使材料的韧性与抗冲击性得以明显提高。 2.5 抗冻性 纤维可以缓解温度变化而引起的水泥基复合材料内部应力的作用，从而防止水泥固化过程中微裂纹的形成和扩散，提高材料的抗冻性；同时，水泥基复合材料抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。 ?纤维的纤维掺量对混凝土强度的影响很大 ?合成纤维可有效地控制由混凝土内应力产生的裂缝，使混凝土早期收缩裂缝减少50～90%，显著提高混凝土的抗渗性和耐久性，使混凝 土内钢筋锈蚀时间推迟2.5倍。除抗裂外，合成纤维还能提高混凝土的粘 聚性和抗碎裂性。 ?以聚丙烯合成纤维为例 ?掺入聚丙烯合成纤维后，混凝土的性能将发生变化，当纤维含量适当时，混凝土抗压强度、抗弯强度等均有不同程度的提高。纤维掺量对混凝土强 度的影响见下表。 三、几种主要增强型水泥基复合材料的应用现状

粉煤灰对水泥基材料吸波特性的影响

高铁粉煤灰对水泥基材料吸波特性的影响* 黄煜镔1,钱觉时2,张建业2 (1.重庆大学土木学院,重庆400045;2.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400045) 摘 要: 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)分析粉煤灰中铁组分矿物组成和分布形态,对高铁粉煤灰颗粒电磁参数及复合高铁粉煤灰水泥浆体的吸波性能进行了试验研究。结果表明,粉煤灰中富集在球形颗粒表面的各种微细氧化铁晶体,是高铁粉煤灰产生电磁损耗的物质基础;高铁粉煤灰颗粒具有较高的介电常数和一定的磁导率,是以介电损耗型为主的电磁波有效损耗介质;高铁粉煤灰水泥基复合材料在2~8GH z波段范围内具有吸波性能,其最小反射率为-13.01dB,同时吸波能力可能与材料电导率有关。 关键词: 高铁粉煤灰;电磁参数;水泥基复合材料;吸波性能 中图分类号: TU528;TB34文献标识码:A 文章编号:1001 9731(2009)11 1787 04 1 引 言 信息化社会带来的电磁污染是一大公害,在继大气污染、水污染和噪音污染之后,电磁辐射已成为人类第四污染源[1]。由于建筑物空间内各种电磁辐射密度日益增强,电磁防护问题也逐步引起人们的关注[2]。常规电磁屏蔽的方法会带来电磁波的高反射,因此寻找低反射高吸收的材料成为国内外微波吸收材料的研究热点[3]。吸波材料是对电磁波能量具有高损耗特征的材料,而传统水泥基材料本身不具有很高的电磁损耗特性,所以需要掺加微波吸收组分以实现这一要求。 水泥基吸波材料的发展取决于吸波剂的研发。选择经济、有效的材料用于建筑吸波,是推广应用的前提。粉煤灰作为一种经济实用的活性矿物掺合料,是水泥混凝土材料生产过程中一种重要的原材料,尽管目前有关粉煤灰对于建筑材料性能的影响研究非常丰富,但对于组成差异很大的粉煤灰材料本身的电磁性能的研究却还没有引起关注。虽然,D.D.L.Chuang 等曾以Por tland水泥复合粉煤灰,测得在频率1.0和1.5GH z时的吸收性能为-4~-8dB,并认为这与粉煤灰中含有部分Fe2O3有关[4]。因此,对于高铁粉煤灰吸波性能的研究具有实际意义,不仅对建筑吸波材料的发展具有参考价值,也为粉煤灰的综合利用提供新途径。 2 原材料与试验方法 2.1 试验原材料 试验研究中采用的粉煤灰为重庆珞璜电厂的粉煤灰,水泥为重庆地维水泥厂生产的42.5R普通硅酸盐水泥,各自的化学组成见表1、2。 表1 试验用粉煤灰化学成分 T able1T he chemical constituents o f fly ash 粉煤灰产地化学成分(%) F A重庆珞璜 SiO2A l2O3Fe2O3CaO M g O T iO2SO3烧失量43.5624.4520.92 4.830.91 1.520.58 2.04 表2 水泥化学成分 Table2The chemical constituents of cem ent 水 泥产地化学成分(%) F A重庆地维 CaO SiO2A l2O3F e2O3M g O SO3烧失量55.5621.627.19 4.67 1.87 2.67 1.46 2.2 样品制备 将高铁粉煤灰与水泥颗粒按40 60比例混合后,采用0.4的水胶比加水搅拌,配置成有一定稠度的水泥基浆体,并在尺寸为180mm180mm20m m的模具中成型,1d后拆模,并在标准条件下养护28d。 2.3 材料性能测试 2.3.1 电磁特性测试 通过将粉煤灰颗粒与石蜡按1 4质量百分比进 *基金项目:国家自然科学基金资助项目(50702080) 收到初稿日期:2009 05 18收到修改稿日期:2009 07 14通讯作者:黄煜镔作者简介:黄煜镔 (1974-),男,福建闽清人,博士(后),副教授,主要从事土木建筑材料研究。

水泥基复合材料的制备

水泥基复合材料的制备 一、实验目的 （1）了解水泥各种技术性质定义，进一步理解水泥胶凝和硬化的原理，水灰比、掺合料对水泥强度的影响； （2）掌握玻璃纤维增强水泥基复合材料的制备工艺和操作方法； （3）学习水泥相关仪器，例如胶砂搅拌机、振实机等的使用。 二、实验内容 以水泥为基体材料、玻璃纤维为增强材料，制备水泥基复合材料。 三、实验原理 水泥，粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。 硅酸盐水泥的化学成分：硅酸三钙（3CaO·SiO2，简式C3S），硅酸二钙（2CaO·SiO2，简式C2S），铝酸三钙（3CaO·Al2O3，简式C3A），铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3，简式C4AF）。 水泥的胶凝和硬化： 1)、3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca(OH)2； 2)、2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca(OH)2； 3)、3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O（水化铝酸钙，不稳定）； 3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（钙矾石，三硫型水化铝酸钙）； 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2(3CaO·Al2O3)+4 H2O→3(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O)（单硫型水化铝酸钙）； 4)、4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O。 当水泥拌水后，半水石膏迅速水化为二水石膏，形成针状结晶网状结构，从而引起浆体固化。 本实验采用短玻璃纤维为增强材料，将其混合在水泥胶砂里，入模成型，经过养护固化之后，形成复合材料，得到产品。 四、实验仪器和药品 1、原材料：水泥（PC32.5）、河沙、玻璃纤维等； 2、仪器：水泥胶砂搅拌机、水泥胶砂振实机、水泥板块标准模具、天平等。 五、实验步骤 1、模具准备 将水泥板块标准模具表面擦洗干净、拼装、涂抹脱模剂，备用。 2、水泥胶砂原料称量 分别称量水292.5g，水泥450g，河沙1350g，备用。 3、玻璃纤维称量 各组按照配比要求，分别称取20g、30g、40g玻璃纤维，备用。 4、胶砂的搅拌与振实