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现代社会,电磁辐射对环境的污染影响了人类的生存和发展。目前主要通过改善阻抗匹配特性和提高衰减特性来优化水泥基材料的吸波性能。但一些多孔掺料和吸波剂的使用会大大降低水泥基材料的力学性能,对日常生活中常用的低频段(S带)吸波性能的改善效果也不明显。为解决力学性能下降和S带吸收效果不好这两个问题,本文以纤维、废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料瓶片(Polyethylene Terephthalate简称PET)和粒化高炉矿渣粉(Granulated Blast Furnace Slag Powder简称BFS)作为透波剂和增韧增强介质,以炭黑作为吸波剂制备了单层、双层和三层的纤维增强水泥基材料,并通过复合电阻膜、频率选择表面(Frequency Selective Surface简称FSS)和表面形状设计等方式对吸波性能进一步优化,制备了成本低、质量轻、吸波和承重功能兼具的水泥基吸波板材,可用于军事掩体、指挥所等特殊场合以及日常生活中的电磁辐射防护。论文主要包括以下研究内容:依据传输线理论做出水泥基吸波材料的吸收等高线,可分析材料介电常数、厚度、电阻值,层数等参量对反射率的影响;或者利用测得的反射率反演出材料的电磁参数。为实验提供理论指导,减少实验的次数和盲目性。分别制备了单层的椰纤维(Coconut Fiber简称CF)、耐碱玻璃纤维(Alkali Resistant Glass Fiber简称GF)和聚丙烯纤维(Polypropylene Fiber简称PPF)增强水泥基吸波材料。以聚丙烯纤维增强水泥基材料的力学性能和吸波性能最佳,抗压强度提高20%,抗折强度增加100%以上,从结构材料来说很有意义。通过XRD图谱、SEM微观形貌图和电磁参数分析发现PET瓶碎片和粒化高炉矿渣粉是很好的透波轻集料和增强介质,实验结果证明PET和矿渣粉单掺和复掺都能进一步优化吸波性能、减轻质量,对抗压强度和抗折强度的影响却不大。20mm厚度单层PET/矿渣粉/聚丙烯纤维增强试样的最小反射率为-37.8 dB,-8dB以下的吸收带宽达到了 12.3 GHz。对PET/矿渣粉/纤维增强水泥基平板材料的双层和三层阻抗梯度设计可减薄材料厚度、拓宽吸收频带。双层材料匹配层和吸收层的最佳配比为40%PET:20%PET+ 20%BFS,三层材料匹配层、过渡层和吸收层PET含量的最佳梯度为50:40:10,吸收层炭黑的最佳含量为4vol%,研究发现改善阻抗匹配特性比改善损耗特性更为有效。PET/纤维增强水泥基平板复合电阻膜和FSS后能进一步优化吸波性能。单层贴膜的最佳阻值为382 Ω,双层夹膜结构最佳阻值为200 Ω,能有效改善S频段(2-4 GHz)的吸波性能。三层平板采用夹200Ω、100Ω两层电阻膜设计能同时优化低频和高频吸波性能。封闭式、开放式、组合式三种结构FSS图样,优化效果都比电阻膜更好,20mm厚度双层组合式FSS试样实现了 S全频段-15 dB以下的吸收。对双层和三层纤维增强水泥基材料进行表面形状设计,研究了表面形状、密度分布对吸波性能的影响。发现结构互补的凹型和凸型试样吸波性能都非常良好,吸收频段也具有互补性。24 mm厚度圆形凹槽设计的三层PET/纤维增强水泥基板实现了3.3 GHz-18.0 GHz频段-10 dB以下的吸收。