Ayudante sigiloso para armas militares
Un buen ayudante sigiloso para armas militares
El material absorbente de radar (RAM) se usa ampliamente en el campo militar. El RAM en la superficie de los aviones de combate y otros aviones puede generar ondas de radar. Decaer para lograr la invisibilidad. Con el surgimiento de la tecnología de reconocimiento y guía de precisión de alta tecnología, se han impuesto mayores requisitos a las capacidades sigilosas de las armas y equipos. La RAM utilizada en partes especiales de armas y equipos aéreos, como aviones de combate y misiles de crucero, tiene una temperatura de funcionamiento de 700 °C o incluso superior a 950 °C. Los materiales absorbentes de radar a temperatura normal ya no pueden satisfacer las necesidades. desarrollar materiales absorbentes de radar de alta temperatura y alto rendimiento.
La clave de la investigación sobre RAM es preparar materiales absorbentes de microondas con alta tasa de absorción, recubrimiento fino, banda de frecuencia de absorción amplia, peso ligero, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la abrasión y bajo costo. debe poder absorber La energía de las ondas electromagnéticas proyectada sobre su superficie se convierte en energía térmica u otras formas de energía a través de la pérdida dieléctrica del material. Generalmente está compuesto por un material matriz (o adhesivo) y un medio absorbente (absorbente). . Los materiales absorbentes resistentes a altas temperaturas que se están estudiando actualmente son principalmente materiales compuestos que contienen carbono metálico u óxidos metálicos.
Los materiales que contienen carbono incluyen nanotubos de carbono (CNT), carbón de bambú, negro de humo, fibra de carbono, grafeno (RGO), etc. Por ejemplo, los materiales compuestos CNT/SiO2 tienen un buen rendimiento de absorción de ondas a 100 ~ 500°C El valor mínimo de pérdida por reflexión (RL) es cercano a -20 dB. Los materiales compuestos que contienen carbono, como carbón de bambú/SiC, fibra de carbono/SiO2, grafito/SiO2, también tienen buenas propiedades de absorción de ondas. , Fe-Co, Fe-Co Los materiales compuestos que contienen metales y aleaciones como las aleaciones de -Ni también se han estudiado exhaustivamente, como los compuestos submicrónicos de núcleo y cubierta de metal Co/C o varios polvos de aleaciones metálicas ultrafinas de Fe-Co-Ni; incluyen TiO2, ZnO, principalmente Fe3O4, como la estructura de nanonúcleo-carcasa de TiO2/C, el valor de pérdida de reflexión más bajo alcanza -58,2 dB y el ancho de banda de absorción efectivo (EAB) es de 7,6 GHz.
ps: Los dos indicadores clave que caracterizan el rendimiento de absorción de los materiales absorbentes son la pérdida por reflexión (RL) y la banda de frecuencia de absorción efectiva. La pérdida por reflexión es un valor negativo, y cuanto menor es el valor, mayor es la capacidad de pérdida por reflexión de las ondas electromagnéticas; y la banda de frecuencia de absorción efectiva representa el rango de frecuencia de las ondas electromagnéticas de la pérdida por reflexión de las ondas electromagnéticas del material. banda de frecuencia del material absorbente, cuanto más amplio sea el ámbito de aplicación. Sin embargo, el problema es que los materiales absorbentes de alta temperatura que contienen carbono, metal, SiC, etc. generalmente tienen problemas como mala resistencia a la oxidación, gran masa, alto costo y dificultad para igualar la impedancia espacial.
Con base en los requisitos de rendimiento anteriores, la gente se centra en los materiales de alúmina. En comparación con otros materiales base, las cerámicas de alúmina (Al2O3) tienen las características de alto punto de fusión (2072 °C), alta resistencia, baja pérdida dieléctrica, alta estabilidad química, buen aislamiento eléctrico y resistencia al desgaste, y bajo costo. y partes imaginarias de la constante dieléctrica del compuesto sobre una banda ancha. Por lo tanto, la alúmina, como matriz de materiales absorbentes, se utiliza ampliamente en RAM.
Materiales absorbentes compuestos a base de alúmina
1. Materiales absorbentes compuestos de metal (aleación)/alúmina
Los materiales absorbentes a base de metal utilizados en absorbentes característicos generalmente pueden dividirse en tres tipos: absorbentes metálicos magnéticos, absorbentes metálicos no magnéticos y absorbentes metálicos compuestos magnéticos/no magnéticos. Los absorbentes metálicos magnéticos comunes incluyen Fe y sus aleaciones, Ni, Co, Nb, etc. Los absorbentes metálicos no magnéticos rara vez se utilizan debido a su bajo rendimiento. Hay muchos tipos de materiales absorbentes compuestos de metal/alúmina magnéticos y materiales absorbentes compuestos de metal/alúmina no magnéticos/magnéticos, mientras que hay menos materiales compuestos de alúmina y metal no magnéticos puros.
Las partículas metálicas magnéticas tienen absorción de electrones libres y pérdida magnética, y tienen buenas propiedades de absorción de microondas. Por ejemplo, el polvo de carbonilo de hierro tiene las ventajas de una alta permeabilidad magnética, una amplia banda de frecuencia de absorción y un buen efecto de absorción de ondas. . La combinación de partículas metálicas magnéticas ultrafinas y alúmina puede mejorar la capacidad antioxidante del polvo de hierro ultrafino y ajustar los parámetros electromagnéticos del polvo de hierro.
Además, los absorbentes magnéticos esféricos a nanoescala tienen mejores efectos de absorción que las partículas a escala micrométrica y los nanocables. Al mismo tiempo, diferentes absorbentes magnéticos combinados con alúmina tienen diferentes mecanismos de absorción que se pueden personalizar. para preparar materiales absorbentes en las condiciones de uso correspondientes.
Lo que también afecta el rendimiento absorbente de los materiales compuestos a base de alúmina es la estructura organizativa del material compuesto. Los materiales absorbentes nuevos y de estructura especial ayudan a lograr la estabilidad estructural al tiempo que garantizan el rendimiento absorbente. Por ejemplo, los materiales absorbentes de estructura multicapa recubiertos tradicionales se caen fácilmente, el espesor del recubrimiento es alto, la fuerza de unión entre capas es débil y el proceso de preparación es complicado, mientras que el compuesto de estructura esférica a base de cerámica/recubierto de metal El micropolvo se utiliza para capas de recubrimiento o clips estructurales, puede lograr el propósito de una banda de frecuencia de absorción amplia, absorción fuerte, peso ligero y adhesión fuerte. Esto se debe a sus ventajas de gran área de superficie específica y alta actividad superficial, lo que resulta en. alta fuerza de unión.
2. Materiales absorbentes compuestos de no metal/alúmina
Los materiales compuestos de no metal/alúmina tienen varias propiedades excelentes y pueden compensar las deficiencias de los absorbentes metálicos cuando se usan a altas temperaturas. . Además, los materiales absorbentes de alúmina/no metálicos tienen buena resistencia a la oxidación, es fácil lograr igualación de impedancia, tienen buenos efectos absorbentes y son resistentes a altas temperaturas. Entre tales materiales absorbentes, los materiales absorbentes compuestos de material de carbono/alúmina tienen ventajas más obvias.
(1) Material absorbente compuesto de ferrita/alúmina
La ferrita es un material dieléctrico de doble complejo con una constante dieléctrica pequeña y propiedades ferrimagnéticas. El mecanismo de absorción es pérdida por histéresis, oscilación natural y dominio. la oscilación de la pared no se genera fácilmente a altas frecuencias (es decir, la corriente se concentra en la capa delgada de la superficie del conductor, la corriente interna es pequeña, la resistencia general aumenta y la pérdida también aumenta), teniendo así mayor permeabilidad magnética a altas frecuencias.
Los absorbentes de ferrita Fe3O4, ZnFe2O4, Co0.5Zn0.5Fe2O4 combinados con alúmina tienen buenas propiedades absorbentes. Por ejemplo, la reflectividad más baja de Fe3O4/Al2O3 alcanza -31,3 dB.
(2) Material absorbente de material de carbono/material compuesto de alúmina
Los agentes absorbentes de material de carbono comunes incluyen fibra de carbono, nanotubos de carbono, negro de humo, escamas de grafito y otras formas. Los compuestos cerámicos que contienen carbono se preparan combinando materiales de carbono como nanotubos de carbono, negro de humo, fibra de carbono y grafito, que tienen buenas capacidades de pérdida de ondas electromagnéticas en condiciones de alta temperatura, con materiales cerámicos que tienen las ventajas de resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión. y resistencia a la oxidación los materiales se utilizan ampliamente en el campo de la absorción de ondas de alta temperatura. En una atmósfera oxidante, los materiales de carbono se oxidarán y el material absorbente compuesto de carburo de silicio/alúmina preparado no solo tiene un buen efecto absorbente, sino que también tiene una importante resistencia a la oxidación a altas temperaturas.
Además, la forma estructural de la matriz de alúmina tiene una gran influencia en las prestaciones del material compuesto. En los materiales compuestos, la matriz de alúmina puede existir en diversas formas, como películas porosas, fibras y nanopartículas. La reflectividad de los materiales compuestos preparados con matriz de alúmina en forma de fibras y mallas es inferior a -40 dB y el rendimiento de absorción de ondas es mejor que el de los materiales compuestos a base de alúmina en otras formas.
3. Otros materiales absorbentes compuestos con estructuras especiales que contienen alúmina.
Materiales absorbentes compuestos con estructuras especiales, como perlas cerámicas multifásicas huecas, capa de conversión de impedancia y estructura núcleo-cubierta. Los materiales suelen tener excelentes propiedades de absorción de ondas, especialmente aquellos que utilizan Al2O3 como capa de partículas núcleo-cubierta.
El material absorbente compuesto de metal de transición y material dieléctrico con estructura núcleo-carcasa puede obtener un material absorbente ligero, fuerte y eficiente. Esto se debe a que la estructura núcleo-cubierta mejora la dispersión y uniformidad del absorbente en la matriz y mejora la dispersión y absorción múltiple entre partículas; la nanocapa granular uniforme y densa puede mantener la permeabilidad magnética sin cambios. Reduce significativamente la constante dieléctrica de la muestra. , cumple con la adaptación de impedancia y mejora el rendimiento de absorción de ondas del material.
Para cumplir aún más con los requisitos de desarrollo actuales para materiales absorbentes con espesor fino, peso ligero, banda de frecuencia amplia, gran capacidad de pérdida y resistencia a altas temperaturas, se debe desarrollar una base más nueva y más adaptable. material absorbente compuesto. En términos de materiales absorbentes compuestos de metal (aleación)/alúmina, debemos fortalecer: 1. Desarrollar absorbentes metálicos ultrafinos esféricos a nanoescala y utilizar los efectos especiales de las nanopartículas para mejorar el rendimiento de absorción; 2. Explorar más a fondo los procesos de preparación razonables; Lograr una buena combinación entre absorbente y matriz.
En términos de materiales absorbentes compuestos de no metal/alúmina: 1. Fortalecer aún más la investigación sobre el compuesto de tela de fibra de alúmina y matriz de malla de alúmina con nanoabsorbentes 2. Fortalecer la cubierta central especial de polímeros; Investigación sobre estructura, capa de adaptación de impedancia, etc.; 3. Fortalecer la investigación sobre materiales absorbentes de banda ancha y materiales absorbentes mejorados modificados con absorbentes. 4. Llevar a cabo investigaciones sobre matrices inorgánicas compuestas de polvo de óxido metálico y aglutinantes inorgánicos.