羰基铁粉复合多孔吸波涂层的优化设计

作     者：杨平安 黄宇轩 李锐 孙杨 黄鑫 寿梦杰 杨健健 YANG Ping-an;HUANG Yu-xuan;LI Rui;SUN Yang;HUANG Xin;SHOU Meng-jie;YANG Jian-jian

作者机构：重庆邮电大学自动化学院重庆400065 中国人民解放军军事科学院防化研究院武汉710018 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2021年第50卷第11期

页      面：155-164页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(61901073,52075063) 重庆市技术创新与应用发展专项重点项目(cstc2019jscx-fxydX0085) 重庆邮电大学博士科研启动基金项目(A2018-10)。 

主　　题：吸波涂层 羰基铁粉 三维多孔结构 轻质 宽频 

摘      要：目的解决吸波剂羰基铁粉颗粒(CIP)构成的吸波涂层存在密度较大、涂层厚度过大的问题。方法利用三维多孔结构降低复合吸波涂层的密度并改善阻抗失配,从而构筑轻质宽频羰基铁粉复合吸波涂层。利用有限元分析软件建立了羰基铁粉/石蜡复合多孔吸波涂层的仿真模型,通过仿真研究了三维多孔结构的孔隙率、孔径和孔隙分布方式对复合吸波涂层性能(最小反射损耗、有效吸收带宽、峰值吸收频率和密度)的影响规律,揭示了羰基铁粉多孔结构的吸波机理,并确定了具有最佳综合性能的羰基铁粉三维多孔复合吸波涂层的结构参数。结果随着孔隙率的增加,涂层密度减小且峰值吸收频率向高频移动;而随着孔径的减小,涂层除峰值吸收频率向高频移动外,最小反射损耗和有效吸收带宽分别呈减低和增加的趋势,吸波性能得到有效改善。孔隙分布方面,在随机、有序、梯度递减和梯度递增4种分布方式中,梯度递减分布表现出最佳的吸波性能。相较于无孔结构,羰基铁粉质量分数为75%、孔隙率为16%、孔径为0.325 mm、孔隙呈梯度递减分布的三维多孔涂层,其有效吸收带宽(RL–10 dB)拓展了49.3%(从4.10 GHz增加到6.12 GHz),密度降低了4%(从2.71 g/cm^(3)降低到2.6 g/cm^(3)),而最小反射损耗仅仅损失0.7%。结论多孔结构的引入可以实现羰基铁粉涂层轻质、宽频吸波的目的。