短切中空多孔碳纤维复合材料的吸波性能VIP免费

第23卷第3期2008年5月无机材料学报JournalofInorganicMaterialsV01．23，No．3May，2008文章编号：1000—324X(2008)03—0481—05短切中空多孔碳纤维复合材料的吸波性能谢炜，程海峰，楚增勇，陈朝辉(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室，长沙410073)摘要：以中空多孔聚丙烯腈(PAN)原丝为原料，通过预氧化处理和碳化处理工艺制备了中空多孔碳纤维，采用SEM和XRD对其微观结构和晶体结构进行了表征，并对其吸波性能进行了分析．研究结果表明，中空多孔碳纤维是一种非石墨结构的电损耗型雷达波吸收剂；随着短切中空多孔碳纤维体积分数的提高，随机分布的纤维／石蜡复合吸波材料的介电常数随之增大；用所得的电磁参数结果计算了不同厚度材料的反射率，在2—18GHz频率范围内，当体积分数为33．30％，厚度为2mm时，最低反射率为一21．36dB，其中<一5dB的反射率带宽为5．17GHz，<一10dB的反射率带宽为2．88GHz．关键词：中空多孔碳纤维；电磁参数；反射率；吸波性能中图分类号。TB34文献标识码：AMicrowaveAbsorbingPropertiesofShortHollowCarbonFiberCompositesXIEWei，CHENGHai—Feng，CHUZeng-Yong，CHENZhao-Hui(KeyLabofAdvancedCeramicFibers＆Composites，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Inordertogetlightweightradarwaveabsorbers，hollowcarbonfiberswerepreparedfrompolyacrylonitrile(PAN)hollowfibersbythermo-oxidativestabilizationinairandcarbonizationinni-trogen．ThemicrostructureandmicrowaveabsorbingpropertiesoftheresultantPAN—basedhollowcarbonfibers(PAN—HCFs)werestudiedbySEM，XRDandvoternetworkanalyzer．ThereflectivityWassimulatedbyusingRAMCADsoftware．ResultsshowthattheelectromagneticparametersoftheabsorbingmaterialsincreasewithincreaseofthePAN—HCFsvolumefraction．Thereflectioncoefficientapexmovestolowerfrequencieswiththethicknessofabsorbingmaterialincreasing．WithincreaseofvolumefractionofthePAN-HCFs，thereflectioncoefficientsincreasegreatlyandtheoptimalthicknessdecreasesatthesametime．Itisfoundthatthe2mmthickcompositescontaining33．30％PAN—HCFshasanabsorbingbandwidthof5．17GHzbelow一5dBand2．88GHzbelow一10dBinthefrequencyrangeof2—18GHz．Thelowestreflectionis一21．36dBat10GHz．ThePAN—HCFsareprovedtobealightcon-ductiveradarabsorbingmaterialsinviewofitshollowstructuresandmicrowaveabsorptionproperties．Keywords：hollowcarbonfibers；electromagneticparameters；reflectivity；microwaveabsorbingproperty1引言随着隐身技术的发展，雷达吸波材料作为隐身技术的一个重要分支，正朝着轻量化的方向发展．为了制备轻质雷达吸波材料，首先要制备出轻质的雷达波吸收剂．纵观现有的各种电，磁损耗型雷达吸收剂，电损耗型吸收剂可成为轻质雷达吸收剂的首选对象【1，2f．人们研究的重点是电损耗型吸收剂的碳质材料．新型的碳材料如纳米碳黑、碳纳米管等被广泛的研究[3-8】．就吸收剂的形状来看，纤维类吸收剂具有各向异性和良好的机械性能，是一类收稿日期t2007-05-24，收到修改稿日期，2007-10-15基金项目：国家自然科学基金(50403010)作者简介：谢炜(1980-)，男，博士研究生．E-mail：xwxw00@163．com万方数据482无机材料学报23卷很有发展前景的吸收剂[9-13】．中空多孔碳纤维是碳质材料中一类新型的材料，具有内部中空，外壁多孔的特点[14-is】．它结合了轻质和各向异性的优点，可作为轻质雷达吸收剂的优选对象．本工作以中空多孔的PAN原丝为原料，通过预氧化、碳化工艺制备了中空多孔的碳纤维，并研究了其吸波性能。2实验2．1中空多孔碳纤维的制备采用干湿纺法[171制备PAN中空多孔纤维，然后将PAN基中空多孔纤维在空气中250oC预氧化1h，并在氮气气氛中9000C碳化1h，从而制得中空多孔碳纤维[19--21】，其制备工艺流程图如图1所示．2．2结构分析用JSM一6700F型扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)研究中...