羰基铁粉和导电纤维聚合物复合吸波材料的制备.pdf

湘潭大学 硕士学位论文 羰基铁粉和导电纤维/聚合物复合吸波材料的制备 姓名：伍伯林 申请学位级别：硕士 专业：高分子化学与物理 指导教师：谭松庭 20080520 I 摘 要 本文主要研究了电磁复合型吸波材料的制备及其吸波性能 制备了两种复合 吸波材料：导电纤维与羰基铁粉/环氧树脂复合材料和镀镍 CoFe2O4超细纤维/环 氧树脂复合吸波材料， 研究了它们的吸波性能 主要研究工作包括以下两个方面： 1．通过化学镀，制备了镀银和镀镍PAN轻质导电纤维，密度分别为2.51和 1.85 g/cm3与环氧树脂复合后得到导电胶黏剂，在添加质量分数为30％时达到 最佳导电效果，体积电阻率分别为4.8×10-3 Ω·cm和0.42 Ω·cm为了改善羰基铁粉 涂层吸波性能， 拓宽雷达吸收频宽， 在羰基铁粉中加入镀银和镀镍PAN导电纤维， 制备复合吸波涂层 发现加入镀镍纤维后的吸波复合材料吸波性能与单独使用羰 基铁粉制备的涂层相比， 虽然反射率峰值有所降低， 但是反射率小于- 5. 00 dB 的 频宽明显加宽，有利于提高涂层的吸波性能 2． 用静电纺丝法制备了CoFe2O4纳米纤维作为吸波材料， 为了拓宽铁氧体纤 维的吸收频率范围，在CoFe2O4纤维表面用化学镀法沉积一层金属镍，镀镍后 CoFe2O4纤维具有典型的铁磁性，饱和磁化强度为57.87 emu/g。

与环氧树脂混合 后，在添加质量分数为30 wt%时的体积电阻率为0.2 Ω·cm由电磁参数的变化可 以看出，镀镍后的纤维吸波材料的复数电导率和磁导率虚部有明显的提高，其吸 波范围相比纯CoFe2O4纳米纤维明显变宽当单层吸波涂层厚度为1 mm时，反射 率小于-5.00 dB的频宽为9.10 GHz 高频吸收性能较好， 最大吸收峰在18 GHz处， 此时反射率为-12.96 dB实验证明，采用镀镍CoFe2O4纤维制成的复合材料兼顾 了介电与磁滞吸波特征，能够获得良好的宽频吸波效应，是一种性能比较好的吸 波材料 关键词：吸波材料；CoFe2O4；羰基铁粉；化学镀；电纺 II Abstract In this paper, the preparation and wave absorbing properties of absorbing composites with magnetic and electrical performance are mainly studied. Two kinds of wave absorbing composites, conducted fiber/ carbonyl iron powder/epoxy resin and Ni-coated CoFe2O4 nanofiber/epoxy resin were prepared. The wave absorbing properties of these two composites were also studied. The main contents were as follows: 1. Silver coated and nickel coated PAN fibers were prepared by electroless plating. The density was 2.51 and 1.85 g/cm3, respectively. After mixed with epoxy resin, the conducted adhesive were obtained, the electrical conductive properties measurement indicated that the volume resistivity of composites can low at 4.8×10-3 Ω·cm (Ag-coated) and 0.42 Ω·cm (Ni-coated) when the weight fraction of conducted fibers were 30 wt%. In order to improve the radar absorbing properties of carbonyl iron powder (CIP) coating. The electrical conductive fiber/CIP composite has been prepared. The wave absorbing results showed that the dielectric constants of the CIP coating increased with the addition of Ni-coated conductive fiber. Though the maximum absorbing peak of the radar absorbing coating was lower than that coating made of CIP alone, the working band corresponding to a reflection less than - 5.00 dB was broaden. 2. Wave absorbing material of CoFe2O4 nanofiber was prepared by electrospinning. In order to widen the radar absorbing band, novel nickel-coated CoFe2O4 nanofibers with magnetic and electrical properties were obtained via electroless deposition techniques. Magnetic hysteresis loops exhibited the nanofibers have typical ferromagnetic properties, the saturation magnetizations of Ni-coated CoFe2O4 fibers is 57.87 emu/g, the electrical conductive properties measurement indicated that the volume resistivity of Ni-coated CoFe2O4 ultrafine fibers/epoxy (30:70 wt %) composite is low at 0.2 Ω·cm. The ε’ and µ’’ of Ni-coated CoFe2O4 have increased obviously from the variety of electromagnetic parameter and the wave absorbing bands have been widened compared with pure CoFe2O4. Reflection losses were as low as −12.96 dB at 18 GHz frequency and the absorbing coating with 1mm thickness shows a reflectivity lower than -5 dB for band with 9.10 GHz. It indicated that Ni-coated CoFe2O4 will be as a good candidate material for wave absorbing III application. Keywords: wave absorbing material; CoFe2O4; carbonyl iron powder; electroless plating; electrospinning 湘潭大学湘潭大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文 涉密论文按学校规定处理 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 湘潭大学硕士学位论文 1 第 1 章 绪论 1.1 吸波材料概述 吸波材料 （Microwave Absorbing Materials） 是指能吸收、 衰减入射的电磁波， 并将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料[1]吸波材 料在隐身技术、保温节能以及人体防护方面有着广泛应用[2-4]尤其在军事隐身技 术领域，由于隐身技术能在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性，从而使其 在一定波长范围内难以被发现。

因此，隐身技术已经成为海、陆、空、天、电磁 五位一体的立体化现代化战争中最重要、最有效的突防战术技术措施作为提高 武器作战效能的一种有效手段，隐身技术与激光、巡航导弹并称为现代军事技术 的三大革命随着美国U-2高空侦察机、B-2隐形轰炸机、F-117隐形战斗机和“海 影”隐身舰的出现，尤其是在入侵巴拿马、海湾战争以及入侵南联盟的战争中， 美国的F-117战机执行了几千架次的空袭任务，却只损失了一架战机；而B-2隐身 轰炸机从美国本土长途奔袭到南联盟执行轰炸任务却丝毫无损 创造这一奇迹的 原因之一就是隐身技术的应用最大限度地保护了战机作为隐身技术的核心，吸 波材料开始显示出实际应用中无法取代的巨大优势， 备受世界各军事大国的高度 重视，已成为各国研究的重中之重[5] 而雷达隐身技术仍是现代战争中最主要的隐身技术 应用雷达吸波材料是解 决雷达隐身技术的主要途径之一[6]雷达吸波材料的使用及发展对未来战争的胜 败具有重要意义 雷达隐身技术主要是指对工作在3 MHz~300 GHz范围内雷达的 隐身技术，其中厘米波段( 2~18 GHz )是非常重要的雷达探测波段，也是现阶段 世界各国力求突破的超宽频带雷达隐身技术研究的重点。

因而积极探索多功能高 效吸波材料，对尖端武器装备进行隐身以反摧毁，已经成为当前国际上迫切需要 解决的问题[7] 目前吸波材料的应用已远远超出军事隐形和反隐形、对抗和反对抗范围，更 广泛地应用在人体安全防护、微波暗室消除设备、通讯及导航系统的电磁干扰、 安全信息保密、改善整机性能、提高信噪比、电磁兼容，以及波导或同轴吸收元 件等许多方面 1.2 吸波材料的吸波原理 1.2.1 微波的分类 湘潭大学硕士学位论文 2 微波通常是指频率为0.3-300 GHz（波长1m-1mm）的电磁波，按波长可分为 分米波、厘米波和毫米波有时也用一些特定的字母来表示微波中的某一波段， 如表1.1所示： 表1.1 微波波段代号所对应的频率和波长 Fig.1.1 Symbol of microwave band 波段代号 L S C X Ku K 频率 GHz 0.72-2 2-4 4-8 8-12 12-18 18-30 中心频率波长 cm 22 10 5 3 2 1.25 1.2.2 微波的吸收 电磁波传播到达吸波材料表面时，通常有3种不同机理进行衰减：一是在入。