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炭黑對無機(jī)開孔泡沫吸波材料反射率的影響分析論文
無機(jī)開孔泡沫型吸波材料是利用碎玻璃或火山灰等為主要原料，在其中添加電磁損耗物質(zhì)，熔融發(fā)泡得到的一種材料，具有吸波性能好、多頻譜兼容、耐久性好以及耐惡劣環(huán)境，使用壽命長、造價(jià)低的特點(diǎn)，在工程應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。
炭黑是以液體或氣體碳?xì)浠衔餅樵希谌毖鯒l件下經(jīng)不完全燃燒分解制得的。炭黑的主要成分是碳，只有少量的氮和氧，具有“準(zhǔn)石墨”晶體結(jié)構(gòu)和膠體粒徑范圍的黑色粒狀物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)類似于石墨，典型的炭黑是由直徑10100 nm，表面積25-1 500 m館球形原生顆粒構(gòu)成的。炭黑在無機(jī)開孔泡沫吸波材料制備中，除了具有起發(fā)泡劑作用，還具有穩(wěn)定劑作用，增加孔隙率，同時(shí)在樣品的孔隙中滲透炭黑增加其吸波性能。炭黑的含量對無機(jī)開孔泡沫吸波材料的性能有較大的影響，制備了不同炭黑含量的無機(jī)開孔泡沫吸波材料樣品，測試了其介電常數(shù)，通過理論計(jì)算，得到了樣品在X波段的反射率，對計(jì)算性能較好的樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為材料的工程應(yīng)用提供了參考。
1實(shí)驗(yàn)樣品的制備
無機(jī)開孔泡沫型吸波材料實(shí)驗(yàn)樣品制備分為三步:(1)炭黑作為氧化型吸波劑高溫?zé)Y(jié)發(fā)泡得到無機(jī)開孔泡沫型吸波材料初樣;(2)炭黑作為添加的吸波劑，配置能浸漬初樣的含炭溶液;(3)將溶液完全浸漬到初樣中并烘干。試驗(yàn)分別制備了炭黑體積含量為0.1%,0.5%,1.5%,2%和3%的樣品。
2電磁參數(shù)的測量
材料電磁參數(shù)測量主要用矩形波導(dǎo)和同軸傳輸線。在小損耗時(shí)，有許多比較成熟的方法如微擾法。但該方法對于大損耗的吸收材料的測量無能為力。對損耗在0.1以上的中、大損耗材料，常用的方法有:駐波法(測量線法)和網(wǎng)絡(luò)法。
駐波法的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備，通過測量測量線中在終端短路、“開路”兩種狀態(tài)的駐波變化來獲得材料的電磁參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)法將介質(zhì)試樣段看成是一個(gè)對稱二端口網(wǎng)絡(luò)，而介質(zhì)的電磁參數(shù)可以根據(jù)等效網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算。文中實(shí)驗(yàn)采用網(wǎng)絡(luò)法，主要測試設(shè)備是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測試方法參考GJB 5239-2004《射頻吸波材料吸波性能測試方法》。
3結(jié)論
(1)炭黑的含量對無機(jī)開孔泡沫材料的電磁特性有較大的影響，根據(jù)駐波法測試結(jié)果，隨著炭黑含量的增加，無機(jī)泡沫材料介電常數(shù)實(shí)部和虛部均增大，炭黑含量低于2%時(shí)，增加緩慢，炭黑含量高于2%時(shí)，增加較快。
(2)通過理論計(jì)算，炭黑含量對樣品反射率有很大影響，體積含量為0.1%,0.5%,1.5%和2%的樣品在X波段內(nèi)反射率波動(dòng)較大，特性不穩(wěn)定，含量3%的樣品在X波段內(nèi)計(jì)算值變化幅度較小。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
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