新型协同补偿宽频段碳化硅基复合吸波材料的研究

摘要

近年来,随着隐身技术和反隐身技术的发展,以及电磁波污染的增加,多频谱兼容的吸波材料成为功能材料的研究热点。碳化硅是一种半导体材料,具有独特的力学性能和高温稳定性,经过掺杂处理后达到很好电磁吸收,是一种潜在的高温吸波材料;四方相钛酸钡具有很大的介电常数,对电磁波有很好的介电损耗;钡铁氧体是目前应用较多的磁介质型吸波材料,对电磁波有很好的磁损耗同时有兼具电损耗所以吸波效果较好。
　　 本文采用电阻型碳化硅,电介质型钛酸钡,磁介质型钡铁氧体三种不同吸波机制的吸波剂作为原材料,通过热压烧结达到致密化,同时三相间的化学变化使其形成多重界面效应,增强对电磁波的吸收,并有效拓宽其吸波频段。实验采用XRD,SEM-EDS对烧结后的样品进行物相分析和形貌分析,通过DTA-TG进行热力学行为分析。通过网络矢量分析仪表征材料的复介电常数和复磁导率参数。探讨烧成温度对材料的气孔率和体积密度的影响;分析热压烧结过程中发生的物理化学变化以及材料结构的变化并探讨了晶须的生长机理;初步了解不同配比不同频率材料的吸波效果,并分析其吸波机理。
　　 结果表明,热压烧结后物相发生了变化,不同的配比经过热压烧结后有物相也不完全相同。SEM-EDS表面经过热压烧结后样品断面的微观结构为Ba2TiSi2O8晶须均匀分布材料体系中。不同配比的热压烧结后的材料的电磁参数表明,在8.2～12.4GHz频段内,Ba2TiSi2O8起主要的电损耗作用,SiC起主要的磁损耗作用。经过热压烧结的材料经过了固相烧结,材料内部有很多有效的晶界,晶界效应的存在使得碳化硅具有SiC边界层电容器的效果,达到提高材料的电磁损耗的效果。和未经过热压烧结的材料相比,回波损耗的绝对值有很大的提高,这不但是由于材料的物相发生了变化,结构也发生了变化。另外经过热压烧结后界面效应在材料与电磁波相互作用时发挥重要作用,有效的提高的对电磁波的吸收,拓宽其吸波频段。