羰基铁-环氧树脂基吸波材料疏水结构的制备及性能研究

摘要

目的改善羰基铁–环氧树脂基电磁波吸收材料在海洋环境中的耐腐蚀性和电磁波吸收性能。方法将皮秒激光加工与微细铣削技术相结合,在羰基铁–环氧树脂复合材料表面制备复合疏水微结构,采用单因素实验分别考察了栅格间距为30、20μm时皮秒激光加工功率、扫描速度、扫描次数对所制备表面结构接触角的影响规律,采用扫描电子显微镜对激光加工后的结构形貌进行分析,筛选出疏水性能较好的激光加工参数;选用不同直径的微细铣刀对所筛选的激光参数加工后的表面进行微细铣削,得到复合疏水结构,并采用共聚焦显微镜和光学显微镜观察复合结构的形貌,根据复合结构的疏水性能和加工效率,筛选合适的微细铣刀直径。通过耐腐蚀性能测试对比未处理试样、仅经过皮秒激光加工后试样、仅经过微细铣削加工后试样及复合加工后试样在质量分数为5%的NaCl溶液中的耐腐蚀能力,采用矢量网络分析仪对比各结构的电磁波吸收能力。结果当激光加工的栅格间距为20μm,激光功率为3.5 W,激光扫描速度为1000 mm/s,扫描次数为5时,所得到的表面微结构静态水接触角达到143°;在该表面上使用直径200μm的微细铣刀得到的复合结构接触角达到137.5°,且加工效率较高。实验结果表明,仅经过皮秒激光加工和复合加工均能改善材料的耐腐蚀性能,使材料在NaCl(5%)溶液中浸泡5 d也无明显腐蚀痕迹,还能减少材料表面羰基铁的流失,延长材料的使用寿命。此外,复合结构对改善材料吸波性能的效果较好,可将吸波材料的最大反射损耗从–36.5 dB提升至–45.2 dB。结论通过皮秒激光加工和微细铣削组合加工在羰基铁–环氧树脂基吸波材料表面制备的复合疏水结构可以改善其在海洋环境中的耐腐蚀性,并提升其电磁波吸收能力。