用羰基鐵粉制備吸波涂層
吸波材料用于飛機(jī)涂層以減小其對雷達(dá)的反射面、降低雷達(dá)截面,不僅可以提高任務(wù)成功率還能增加戰(zhàn)機(jī)在敵方范圍內(nèi)的生存幾率。因此,發(fā)展新型吸波材料具有重要意義。
微波吸收劑按材料的損耗機(jī)理可以分為電阻型、電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型。磁介質(zhì)型吸收劑對電磁波的衰減主要基于共振和磁滯損耗,代表性的物質(zhì)為鐵氧體和金屬微粉,而金屬微粉一般又包括羰基鐵粉、羰基鎳粉、坡莫合金、鈷鎳合金等。羰基鐵粉屬于典型的磁介質(zhì)型吸收劑,由于其具有較寬的吸收頻段而引起人們越來越多的關(guān)注。
好的吸波材料應(yīng)該滿足以下條件:(1)當(dāng)電磁波傳播至材料表面時能夠最大限度地使電磁波進(jìn)入材料內(nèi)部,減少電磁波的直接反射;(2)電磁波在材料內(nèi)部傳播時能夠迅速使其衰減。
實驗與理論都證明,為了達(dá)到無反射,要求介電常數(shù)等于磁導(dǎo)率,較好的吸波涂層要求介電常數(shù)和磁導(dǎo)率之間具有良好的匹配,但是僅使用介電損耗型吸收劑或磁損耗型吸收劑作為吸收劑將導(dǎo)致復(fù)介電常數(shù)與復(fù)磁導(dǎo)率間的不匹配。羰基鐵粉作為磁損耗型吸收劑與介電損耗型吸收劑混合使用能夠得到較好的吸波效果。這為羰基鐵粉的廣泛應(yīng)用提供了理論和實驗的支持。為了提高以羰基鐵粉為吸收劑的吸波涂層的吸波特性及抗氧化性,常常將其他類型的吸收劑與羰基鐵粉共同作為吸收劑并對羰基鐵粉進(jìn)行改性。
羰基鐵粉是由羰基鐵分解得到的鐵粉,五羰基鐵化合物Fe(CO)5被加熱到70～80 ℃時開始分解成Fe和CO,在155℃時大量分解,最后形成蔥頭狀結(jié)構(gòu)的羰基鐵粉,所生成的羰基鐵粉中主要為α鐵,含有碳、氧等雜質(zhì)。
隨著電磁信息等技術(shù)的發(fā)展,常溫下的電磁波屏蔽已滿足不了需求。雖然羰基鐵粉的溫度穩(wěn)定性較好,但羰基鐵粉的氧化溫度約為200℃,其抗氧化性較差。因此,對羰基鐵粉進(jìn)行抗氧化處理尤為重要。實驗表明,將羰基鐵粉與其他物質(zhì)反應(yīng)形成核殼結(jié)構(gòu),包覆的納米殼層有助于提高羰基鐵的熱穩(wěn)定性,殼層的致密性和殼層含量是影響核殼復(fù)合粒子耐熱性能的主要因素,而且形成核殼層結(jié)構(gòu)的Fe/SiO2還可以抑制渦流損耗。另外,利用導(dǎo)電聚合物也能提高羰基鐵粉的抗氧化性。可以通過在羰基鐵粉外包覆一層聚苯胺樹脂來提高羰基鐵粉的抗氧化性和抗腐蝕性。包覆一層聚苯胺后,在聚苯胺和羰基鐵粉界面間形成γ-Fe2O3氧化層,以阻止羰基鐵粉的進(jìn)一步氧化,并可增大介電常數(shù)。
另外,研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)其他條件不變時,僅改變基體的類型,吸波材料的反射率就會明顯發(fā)生變化。因此,選擇合適的基體并對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男?也是吸波涂層設(shè)計與制備的關(guān)鍵之一。應(yīng)用于飛機(jī)外表面的吸波涂層在滿足各種力學(xué)性能的同時還必須具有較好的耐高溫性能,環(huán)氧樹脂由于其良好的高溫抗性而得到越來越多的重視。(中國冶金報)
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