纳米铁氧体/液体硅橡胶复合材料的电绝缘和雷达吸波性能

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在现代化军事斗争中各国之间利用雷达技术对武器进行定位,为了使军事设备达到隐身的目的,研制高性能的雷达吸波材料具有重要意义。本文以高柔韧性的加成型液体硅橡胶(LSR,Liquid Silicone Rubber)为电介质基体,分别以纳米锶铁氧体粉末(SrFe12O19)和纳米羰基铁粉末(CIP,carbonyl iron powder)作为铁氧体填料制备吸波性能优异的雷达吸波复合材料。通过扫描电镜表征SrFe12O19/LSR和CIP/LSR复合材料中纳米填料分散性,并测试力学性能、直流电导率和直流击穿场强测试。与纯LSR相比,SrFe12O19/LSR和CIP/LSR复合材料的力学性能和直流击穿场强有所降低,直流电导率增大并在高场强下出现非线性。通过测量的介电损耗、磁损耗和反射率来评测SrFe12O19/LSR和CIP/LSR复合材料的吸波性能。两种复合材料损耗方式都以磁损耗为主。随着掺杂浓度增加,SrFe12O19/LSR和CIP/LSR复合材料的电磁波吸收峰向低频方向移动。SrFe12O19/LSR复合材料在11~18GHz高频段具有更好的吸波性能,其中7wt%填充率的SrFe12O19/LSR复合材料在11GHz处达到最小反射损耗-33d B,有效吸收带宽为10.1GHz。CIP/LSR复合材料在2G~8GHz低频段具有更好的吸波性能,填充率仅为3w%时最小反射损耗在7GHz达到了-22d B,有效吸收带宽为3.9GHz。使用CST电磁仿真软件对SrFe12O19/LSR和CIP/LSR复合材料及其单层和双层吸波结构的吸波性能进行仿真分析,模拟雷达波散射和计算不同吸波层厚度和入射角度的反射率。SrFe12O19/LSR和CIP/LSR复合材料的层厚分别为2mm和3mm时,对垂直入射电磁波的吸收性能最高。将SrFe12O19/LSR和CIP/LSR复合材料分别作为匹配层和损耗层构建双层吸波结构模型,当匹配层厚度为1.75mm且损耗层厚度为0.25mm时,吸波性能明显优于单层吸波结构。
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