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碳团簇型微波隐身材料,是我所从理论上根据对分子振转频率与结构之间的关系,通过计算而设计与研制的一种新型微波隐身材料。本文主要有以下三方面的工作:(1)研究了碳团簇型吸波材料的计算机辅助设计方法。(2)对不同温度下的碳团簇材料结构进行了表征;在理论指导下进行了实验研究。(3)采用遗传算法改进波导法测量材料的介电参数。
利用遗传算法计算了双层碳团簇型吸波材料的等效电磁参数,并用其详细研究了厚度对吸波性能的影响,计算表明:对双层碳团簇型吸波材料而言,总厚度的变化对材料吸波性能影响很大,主要表现在微小的变化就会引起峰值的强烈移动;当总厚度不变时,改变吸收层与变换层的相对厚度,峰值强度变化较为明显,有效带宽则几乎没有变化。计算还发现:吸收层太薄或太厚都会影响吸收效果,存在一个最佳值(即厚度匹配)。当总厚度为2mm左右时,吸收层厚度为0.7mm,变换层厚度为1.3mm效果最好。
实验制备了不同温度的碳团簇型吸波材料,利用傅立叶红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对炭化温度分别为700℃和1000℃的两种碳团簇材料结构及形貌进行了表征。FT-IR光谱表明:700℃与1000℃制备的材料其微观结构有较大差异,因此对微波的共振吸收性能也不相同;SEM图则显示碳团簇粉末在微观上成短切纤维状,截面呈圆形,长度在微米量级。
依据计算结果,利用700℃与1000℃制备的材料作为吸收剂,实验研究了双层碳团簇型吸波材料的厚度匹配,采用驻波比法测量材料在金属板前的反射率,印证了理论计算,得到了具有较高实用价值的双层碳团簇型吸波材料。
介绍了吸波材料测量表征的原理与方法,并重点研究了介电常数的测量,给出了利用波导测量线测量电磁参数的方法与步骤。