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采用理论设计的方式,引入波阻抗匹配、厚度匹配等条件对水泥基复合吸波材料进行设计和优化研究。实验确立以Ni-Zn铁氧体/普通硅酸盐水泥(FC)为基础体系,复合吸波组分设计、透波组分设计为基本思路,提高和拓宽水泥基复合吸波材料吸波性能为主要目的而展开。通过在0.5-4GHz,8-18GHz频段内测试水泥基复合吸波材料反射率、电磁参数、电导率及材料强度等性能,系统研究了掺Ni-Zn铁氧体/石墨(FCC)、Ni -Zn铁氧体/炭黑(FCC)、Ni-Zn铁氧体/炭黑/粉煤灰微珠(FCCF)等复配吸波剂体系对水泥基复合材料吸波性能的影响。结果表明:低频下掺入石墨、炭黑等电阻型吸波剂有利于提高FC体系表面波阻抗匹配程度;粉煤灰微珠的掺入有效的改善了FCC体系表面透射因素及损耗,从而提高其吸波性能;获得了厚度10mm,0.5-18GHz频段内连续吸收带宽8GHz、最大吸收深度-20dB的FCCF体系吸波材料。
借助SEM、红外、XRD等微观测试手段及理论计算,探讨了Ni-Zn铁氧体与水泥复合材料的吸波机理。结果表明:铁氧体与水泥基体间存在相互作用,且此作用对材料电磁参数有直接影响;粒径的变化有利于磁导率虚部的提高,但更显著的是对材料吸收频段的移动作用;铁氧体水泥基复合体系并不完全服从电磁媒质混合理论,微扰理论在该体系内并不适用。