Aplicación de materiales absorbentes ligeros de fibra de carbono poroso hueca en el campo del sigilo de equipos militares y la protección civil contra la radiación electromagnética

        Material absorbenteTiene una amplia gama de aplicaciones en los campos militar y civil, y se ha convertido en un foco de investigación en el campo del sigilo de equipos militares y la protección civil contra la radiación electromagnética en varios países. Con el desarrollo de la Ciencia y la tecnología, los requisitos para los materiales absorbentes de ondas son cada vez más altos, entre ellos, la preparación de absorbentes ligeros de ondas de radar y sus materiales absorbentes se han convertido en una dirección importante en el desarrollo de la tecnología sigilosa.

Este artículo se basa en este contexto.Absorbente de fibra ligeraY su trabajo de investigación de materiales absorbentes de ondas. A partir de la composición de los materiales absorbentes, la Ciencia y la tecnología académicas avanzadas analizaron el método de ligereza de los materiales absorbentes, seleccionaron la forma y el sistema de materiales de los absorbentes ligeros, y seleccionaron por primera vez las fibras de carbono poroso hueco a base de pan (hpcfs) como absorbentes principales para el desarrollo de materiales absorbentes ligeros. Se estudió la influencia de las condiciones del proceso de preoxidación y carbonización en la morfología microscópica de hpcfs utilizando el precursor pan poroso hueco como materia prima.

Los resultados muestran que dentro del alcance del estudio, la temperatura y el tiempo de preoxidación y carbonización tienen un menor impacto en la morfología microscópica de la fibra cruda y la fibra de preoxidación, la tasa de calentamiento tiene un mayor impacto en la morfología microscópica de la fibra, la tasa de calentamiento es alta y la fibra se deforma hacia adentro, lo que resulta en la ruptura de la capa de transición entre los microporos de hpcfs, formando "huecos" y reduciendo el número de microporos. Se estudió el efecto de los procesos de preoxidación y carbonización en la composición de los elementos de hpcfs. La temperatura y el tiempo de preoxidación aumentaron, el contenido de oxígeno introducido aumentó y el grado de preoxidación aumentó. el contenido de carbono de hpcfs obtenido por la carbonización en las mismas condiciones disminuyó con el aumento de la temperatura y el tiempo de preoxidación, mientras que el contenido de nitrógeno aumentó.

El contenido de carbono en hpcfs aumenta con el aumento de la temperatura de carbonización y el contenido de nitrógeno disminuye, lo que es consistente con el proceso de preoxidación, y la fibra quemada también contiene una cierta cantidad de oxígeno. Se estudió sistemáticamente la influencia de las condiciones del proceso de preoxidación y carbonización en la conductividad eléctrica a granel de hpcfs y la constante dieléctrica de los compuestos hpcfs / parafina. La temperatura de preoxidación, el tiempo y la tasa de calentamiento afectan la conductividad eléctrica y la tasa de calentamiento del cuerpo hpcfs.Compuestos hpcfs / parafinaLa constante dieléctrica tiene un mayor impacto, y el aumento de la temperatura de preoxidación, el aumento del tiempo y el aumento de la tasa de calentamiento pueden reducir la conductividad eléctrica a granel de la fibra, y reducir la parte real e virtual de la constante dieléctrica de los compuestos hpcfs / parafina, especialmente la parte virtual de la constante dieléctrica.

La temperatura de carbonización es el principal medio para regular la conductividad eléctrica del cuerpo de hpcfs. la carbonización en el rango de temperatura de 550 - 950 ° C puede lograr cambios en la conductividad eléctrica del cuerpo de hpcfs entre 10 - 3 - 103 Omega - 1 · M - 1. El tiempo de carbonización aumenta ligeramente la conductividad eléctrica de los hpcfs, y la tasa de calentamiento de la carbonización tiene un menor impacto en ellos. La parte real e virtual de la constante dieléctrica de los materiales compuestos hpcfs / parafina aumenta con el aumento de la temperatura de carbonización, especialmente la parte virtual de la constante dieléctrica aumenta significativamente. Ajustando las condiciones de preoxidación y carbonización, se pueden preparar hpcfs con conductividad eléctrica a granel y constante dieléctrica ajustable.

Los procesos de preoxidación y carbonización de hpcfs muestran que la temperatura, el tiempo y la tasa de calentamiento de la preoxidación son medios importantes para regular el contenido de elementos y las propiedades dieléctrico de hpcfs. La temperatura de carbonización es el principal medio de regulación, seguido por el tiempo de carbonización y el efecto de la tasa de calentamiento. La relación entre la composición, la estructura y las propiedades dieléctrico de los hpcfs muestra que los cambios en la conductividad eléctrica de la fibra conducen a la fibra como el cuerpo principal.Material absorbenteEl cambio de la constante dieléctrica y el cambio de la conductividad eléctrica de la fibra se debe a la combinación del contenido de carbono y la estructura microporosa, pero el cambio del contenido de carbono juega un papel importante, y el papel microporoso es menor.

En el rango estudiado, la temperatura de preoxidación tiene un mayor impacto en la densidad aparente de las fibras de preoxidación. cuando la temperatura de carbonización cambia de 550 ° C a 950 ° c, la densidad aparente de hpcfs cambia entre 0,55 - 0,79g / cm3. la temperatura de preoxidación y carbonización puede ajustar la densidad aparente de hpcfs dentro de un cierto rango. Se exploró el proceso de moldeo de materiales absorbentes de ondas con hpcfs como el cuerpo principal, y los materiales absorbentes ligeros de hpcfs con P ≤ 1G / cm3 fueron preparados por el método de moldeo. Se investigaron los efectos de la fracción de volumen, la relación longitud - diámetro y el espesor del material absorbente de hpcfs en la constante dieléctrica y la reflectividad del material absorbente de hpcfs.

Los materiales absorbentes de hpcfs, Epsilon 'y Epsilon ", aumentaron con el aumento de la fracción de volumen y la relación de longitud a diámetro de hpcfs medulares, y cuando aumentaron a un cierto valor, la tendencia al aumento disminuyó. Aumentar la proporción de volumen y la relación de longitud a diámetro de hpcfs, aumentar el espesor del material absorbente, el pico de reflectividad del material absorbente de hpcfs se mueve hacia la baja frecuencia, y el rendimiento absorbente de baja frecuencia mejora. Se compararon las propiedades absorbentes de hpcfs con fibra de carbono sólida como absorbente de ondas de radar. En las mismas condiciones, el contenido de carbono en los hpcfs obtenidos es inferior al contenido de carbono en las fibras de carbono sólidas correspondientes, y el valor de conductividad eléctrica a granel de una sola fibra varía en aproximadamente un orden de magnitud.

Carbonizado a 850 ° C y 950 ° CFibra sólida como absorbenteEl ancho de banda de reflexión de los materiales absorbentes por debajo de - 10 DBS es oghz, y el ancho de banda de reflexión de los materiales absorbentes de fibra poroso hueca carbonizados por debajo de - 10 DBS es de 3,05 GHz y 2,62 ghz, respectivamente, en comparación con las propiedades absorbentes de fibra sólida. Desde el punto de vista del diseño estructural de los materiales absorbentes multicapa, se explora la banda ancha de los materiales absorbentes con hpcfs como absorbente principal.

Utilizando el principio de emparejamiento de resistencia y el diseño de estratificación, se diseñó un absorbedor de fibra preparado a diferentes temperaturas de carbonización. los resultados mostraron que el material absorbente optimizado de tres capas estaba dentro del rango de frecuencia de 2 - 18ghz, y cuando d = 3 mm, la reflectividad mínima era de - 15,33 db, la frecuencia correspondiente era de 7,60 ghz, y su ancho de banda de reflectividad ≤ - 5db era de 12,36 ghz. En comparación con los materiales absorbentes de radar hpcfs de una sola capa, el ancho de banda de la reflectividad ≤ - 5db aumenta, y el pico de reflectividad es menor que el de los materiales absorbentes de una sola capa.

Con hpcfs como absorbente principal, se añadieron capas de emparejamiento con negro de carbono y fibra de carbono como absorbentes para prepararMateriales absorbentes ligeros de doble capaY se investigó su rendimiento de absorción de ondas. Los resultados muestran que cuando el material absorbente con hpcfs como absorbente es de 3,04 mm, la reflectividad mínima es de - 9,25 db, el ancho de banda de reflectividad por debajo de - 8db es de 2,15 ghz, y el ancho de banda de reflectividad por debajo de - 8db después de agregar la capa de emparejamiento de negro de carbono y fibra de carbono es de 10,60 GHz y 10,26 ghz, respectivamente. Se investigó la influencia de la superficie seleccionada por frecuencia (fss) en las propiedades absorbentes de los materiales absorbentes de hpcfs.

La adición de FSS puede mejorar y mejorar las propiedades absorbentes de los materiales absorbentes de hpcfs. la posición y el tamaño de los FSS tienen un gran impacto en las propiedades absorbentes. ajustar la posición y el tamaño de los FSS puede preparar materiales absorbentes de hpcfs con un espesor de 3,0 mm y una densidad de 1,0 g / cm3, con una reflectividad inferior a - 10 DB y un ancho de banda de 11,18 ghz. Los estudios anteriores muestran que hpcfs se puede utilizar como un absorbedor ligero de ondas de radar, y el diseño estructural combinado con el material puede preparar materiales absorbentes ligeros y de banda ancha.