活性碳?xì)蛛娐菲翉?fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與吸波性能研究.pdf

1、本論文基于結(jié)構(gòu)型吸波復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原理，以含有頻率選擇表面(FSS)的活性碳?xì)?ACF)作為吸波體，玻璃纖維布為阻抗匹配層制備環(huán)氧樹(shù)脂基活性碳?xì)蛛娐菲?ACFFS)吸波復(fù)合材料。設(shè)計(jì)了感性縫隙型、容性貼片型、組合單元型三種類(lèi)型的FSS，最終優(yōu)化了材料的吸波性能。論文系統(tǒng)研究了不同類(lèi)型的FSS對(duì)復(fù)合材料吸波性能的影響因素，并初探了吸波機(jī)理。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)分別制備了三種感性縫隙型FSS，并研究不同形狀、尺寸、排列

2、方式對(duì)材料吸波性能的影響。結(jié)果表明:感性FSS縫隙單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)復(fù)合材料的吸波衰減性能影響顯著;三角縫隙碳?xì)蛛娐菲翉?fù)合材料獲得的有效帶寬明顯優(yōu)于圓形縫隙。對(duì)于圓形縫隙碳?xì)蛛娐菲翉?fù)合材料，當(dāng)縫隙直徑為28mm、間距為8mm時(shí)，其最低反射衰減值為-27.1dB，-10dB以下有效吸收帶寬為6.1GHz。對(duì)于三角縫隙碳?xì)蛛娐菲翉?fù)合材料，當(dāng)縫隙反向交錯(cuò)排列、邊長(zhǎng)為30mm、間距為12mm時(shí)，垂直極化和水平極化下有效吸收寬度分別可達(dá)12.6GH

3、z和9.8GHz。感性縫隙型FSS吸波機(jī)理主要是:電磁波在FSS與全反射板之間多次反射，而逐漸被ACF氈自身?yè)p耗機(jī)制而衰減吸收。
　　(2)設(shè)計(jì)了具有帶阻性的容性貼片型FSS。分別制備了含圓形、同向平行排列三角形、反向交錯(cuò)排列三角形的三種類(lèi)型容性FSS。發(fā)現(xiàn):容性貼片F(xiàn)SS對(duì)材料的吸波性能的影響與感性縫隙型FSS相似，都與單元的形狀、尺寸、排列方式密切相關(guān)。貼片型容性碳?xì)蛛娐菲翉?fù)合材料，比較容易產(chǎn)生兩個(gè)以上的多峰吸收現(xiàn)象，-10d

4、B以下的吸收衰減較多活躍在低、中頻區(qū)域（2-10GHz）。同時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)于具有方向性的三角貼片，其垂直極化和水平極化下的吸收效果差異很大，例如，反向交錯(cuò)排列的貼片ACFFS復(fù)合材料，在垂直極化可以獲得高達(dá)15.3GHz有效吸收帶寬，但在水平極化卻顯示出較強(qiáng)的頻率選擇性。因此，通過(guò)設(shè)計(jì)FSS的單元結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以獲得符合特定應(yīng)用需求的吸波復(fù)合材料。研究進(jìn)一步證實(shí)貼片型容性ACFFS的周期結(jié)構(gòu)與感性的有所不同，前者對(duì)入射電磁波的吸收衰減效應(yīng)主要受

5、渦流損耗和散射效應(yīng)影響。
　　(3)進(jìn)一步研究了同時(shí)含有感性縫隙和容性貼片的組合單元型FSS的復(fù)合材料的吸波性能。結(jié)果表明:將容性貼片填至三角縫隙中，雖然有效帶寬有所降低，但在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻區(qū)域電磁波的吸收。另外，將容性貼片單元填至感性FSS圓形縫隙中，雖然其最低反射衰減值略有降低，但-10dB以下有效吸收帶寬被有效地拓寬且向低頻移動(dòng)，同時(shí)貼片的大小具有最優(yōu)值。對(duì)比知，在縫隙中加入圓形貼片比三角貼片的吸波效果要好。當(dāng)將圓

6、貼片嵌入圓形縫隙中，貼片直徑為28mm時(shí)，圓形縫隙電路屏復(fù)合材料的有效吸收帶寬得到很好的改善，由4.1GHz增至9.5GHz。因此，組合單元型為碳?xì)蛛娐菲翉?fù)合材料在低頻區(qū)域的有效吸收提供一定的設(shè)計(jì)思路。組合單元的頻率響應(yīng)特性同時(shí)兼有帶通和帶阻的雙帶特性，其對(duì)入射電磁波的吸收衰減效應(yīng)也主要是感性屏與容性屏相互耦合作用的結(jié)果。
　　論文通過(guò)合理設(shè)計(jì)FSS結(jié)構(gòu)單元，同時(shí)將FSS與ACF有效地復(fù)合使用，成功制備出了具有高吸收、寬頻的承載型