《混雜碳氈複合材料短波頻段選擇性透過特性研究》是依託武漢理工大學，由王鈞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：混雜碳氈複合材料短波頻段選擇性透過特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王鈞
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
頻率選擇性材料是近十年來發展起來的一類新型電子功能材料，能顯著提高通信裝備的電磁兼容和抗干擾能力，廣泛套用於電子、通信及國防領域。為解決現有單層材料選擇頻帶窄的科學問題及多層材料製造複雜的技術難題，本課題擬採用多元混雜短切碳纖維複合材料，通過控制多元混雜短切碳纖維複合材料組成、形態和含量，製備不同電阻率、介電常數的複合材料，研究複合材料電學參數、單元的幾何形狀、大小、間距、厚度等對短波頻段禁止與透過的變化規律；並通過控制多元混雜氈成型工藝，製備具有不同電學參數的多層結構，研究多層結構對頻率選擇頻寬的影響；探討多元混雜短切碳纖維複合材料電學參數、幾何參數、層結構與短波頻率選擇透過特性之間的作用機理，建立相應的物理及數學模型。為新型結構功能一體化、寬頻頻率透波材料的設計與套用提供理論依據。
結題摘要
隨著電子通信設備向著靈敏、密集、高頻以及多樣化的方向發展，電磁輻射得到前所未有的增強，從而引發一系列日益嚴重的社會問題和環境問題，如電磁波干擾、電磁信息泄密以及電磁環境污染，因此研製高性能頻率選擇電磁功能材料顯得尤為重要。傳統金屬頻選貼片與複合材料的界面相融性能差，易發生脫落，且電磁性能單一，難以滿足多條件下頻選要求。本項目採用造紙法製備出電磁性能可控的碳纖維濕法薄氈、化學鍍鎳碳纖維濕法薄氈及碳纖維（鍍鎳）/玻璃纖維混雜氈，與環氧樹脂複合，並研究了多層及夾層結構對複合材料電磁禁止性能的影響。碳纖維的長度及其在混雜氈中的含量對複合材料的介電性能有明顯影響，隨著長度的增加複合材料的導電性能先升高后降低並在4 mm時有最大值，而其導電性能隨碳纖維含量增加有增大趨勢。同時利用多尺度設計的思想製備碳纖維（鍍鎳）氈/MWCNTs/環氧樹脂複合材料、碳纖維氈/Fe3O4 NPs/環氧樹脂基複合材料和碳纖維氈/Ag@HGMs/環氧樹脂基複合材料，巨觀導電網路結構的導電性以及電磁特性納米尺度粒子的複合可以顯著提高複合材料的電磁禁止性能，功能性填料的加入豐富了複合材料對電磁波的衰減損耗機理，並提出了吸收層+反射層的低反射係數高禁止效能的雙層複合材料，實現低反射高禁止以及電磁禁止功能與結構一體化。製備出單層和多層碳纖維氈環氧樹脂FSS結構，通過三維電磁仿真軟體模擬其電磁波傳輸特性並且實驗驗證，研究了材料參數、結構尺寸以及多層結構對混雜碳氈複合材料頻選特性的影響規律，尺寸的輕微變化都會對頻率回響以及頻寬產生很大的影響，諧振頻率和頻寬與厚度有關與否更大程度上取決於介質的介電常數，而與介電損耗無關，而FSS最大傳輸損耗則由介電常數、介電損耗以及基板厚度共同決定。檢測結果與模擬結果吻合度較高，驗證了碳氈複合材料頻率選擇表面較好的濾波特性，具有較好的套用前景。
