论文摘要
随着雷达探测技术的提高,武器装备的突防越来越难;不具备隐身能力的飞行器将无法遁形,极易被雷达发现而遭到摧毁,无法完成精确打击任务。具有电磁吸收能力的材料可实现电磁波的低反射,应用在飞行器上,可降低暴露风险,实现雷达隐身的目的。为了满足超高速飞行器对耐高温吸波材料的需求,本文利用先驱体法制备了多种陶瓷吸波材料,研究了组分、尺寸和结构对吸波性能的影响,并对其吸波机制进行了分析,主要研究内容包括:通过炔基双锂盐和氯硅烷的缩聚反应,制备出SiCO陶瓷的液态先驱体-聚硅乙炔,其主链由炔基和含硅单元交替链接而成,可发生热固化和交联剂固化。SiCO陶瓷随着热解温度的提高（800-1400℃）逐渐由非晶SiCO相向SiC相转变,同时伴生碳纳米管和碳化硅（SiC）纳米线。在1200℃热处理下的SiCO陶瓷吸波性能最佳,层厚为3.5 mm时,最小反射损耗(RLmin)达到-33.2d B、有效频宽（EAB）为5.1GHz。这是因为在无定形的SiCO基体中形成了微纳米的SiC相和石墨C相,丰富的相界面增强了界面极化,提高了介电损耗。利用乳液热固化法、剪切拉伸法和模板法可分别制备SiCO陶瓷球、棒和片,利用丰富的相界面,提高对电磁波的散射和损耗能力,实现吸波材料的宽频吸收。通过乳液热固化法,可得到不同尺寸的SiCO陶瓷微球（1-20μm）,微球尺寸的大小和结构与乳化剂黏度、搅拌时间、搅拌速度等有关。SiCO微球的吸波性能与微球的尺寸有关,尺寸越小吸波能力越强;其中中空结构的10μm SiCO微球吸波能力最强,吸波层厚为3.5 mm时,反射损耗RLmin为-46d B、有效频宽可达8.7 GHz（8.9 GHz-17.6 GHz）。SiCO微球具有良好的高温抗氧化能力,在空气中加热到1000℃时,质量损失只有2.3%。利用模板法制备的SiCO@BN复相陶瓷片具有独特的核壳结构,其中经1200℃热处理、填充比55%的吸波体吸波能力最好,反射损耗RLmin为-55.6 d B（吸波层厚为4 mm）、有效频宽约为6 GHz（吸波层厚为2.5 mm）。SiCO@BN吸波机制依赖于适宜的阻抗匹配、界面极化、电导率增加以及独特的谐振腔结构。此外,SiCO@BN复相陶瓷具有良好的高温抗氧化能力,在空气中,加热到1000℃的质量损失只有1.3%。通过引入交联剂-乙酰丙酮金属盐,得到吸波性能良好的SiCOM陶瓷（SiCOFe、SiCOCo和SiCONi陶瓷）。其中,SiCOFe陶瓷的主要成分为Fe3Si和SiC,1200℃热处理的SiCOFe陶瓷的吸收频宽最好,有效频宽为5 GHz（吸波层厚为2.5 mm）;S-1400陶瓷吸收强度最大,反射损耗RLmin为-41.2 d B（吸波层厚为2mm）。SiCOFe陶瓷具有良好的高温抗氧化能力,加热到1000℃的质量损失只有5%。此外,利用SiCOFe陶瓷先驱体,可制备出形貌可控的SiCOFe多孔陶瓷微球,以此制备的吸波体RLmin为-26 d B（吸波层厚为3.5 mm）、有效频宽为6.5 GHz（吸波层厚为3 mm）。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论 1.1 课题来源及研究的目的和意义 1.1.1 课题来源 1.1.2 课题研究的目的和意义 1.2 吸波材料的研究现状 1.2.1 吸波材料分类 1.2.2 吸波材料的性能 1.2.3 现有吸波材料的问题 1.3 硅基陶瓷吸波材料 1.3.1 SiC陶瓷吸波材料 1.3.2 SiCN（B）陶瓷吸波材料 1.3.3 SiCO陶瓷吸波材料 1.3.4 现有硅基陶瓷吸波材料的问题 1.4 先驱体法制备硅基陶瓷吸波材料 1.4.1 先驱体法制备陶瓷的优势 1.4.2 先驱体法制备陶瓷的介电特性 1.4.3 SiCO陶瓷先驱体—聚硅乙炔类树脂 1.5 本文主要研究内容第2章 试验材料及实验方法 2.1 试验原料和仪器设备 2.1.1 试验原料 2.1.2 试验原料的预处理 2.1.3 反应装置的搭建 2.1.4 其他仪器设备 2.2 材料的表征方法 2.2.1 陶瓷先驱体的表征 2.2.2 陶瓷的组分分析 2.2.3 陶瓷的微观形貌分析 2.2.4 陶瓷球的球形度和粗糙度分析 2.2.5 陶瓷球的硬度分析 2.2.6 陶瓷的磁性和电导率分析 2.3 陶瓷的吸波性能测试方法 2.3.1 陶瓷吸波测试样的制备 2.3.2 电磁波反射损耗计算第3章 聚硅乙炔的合成、固化和陶瓷化研究 3.1 前言 3.2 聚硅乙炔的合成反应 3.2.1 一锅法制备聚硅乙炔 3.2.2 聚硅乙炔的反应机理 3.2.3 聚硅乙炔的聚合副反应 3.2.4 先驱体的表征 3.3 先驱体的固化过程研究 3.3.1 先驱体的热固化反应 3.3.2 先驱体热固化反应的非等温动力学分析 3.3.3 先驱体的交联剂固化 3.4 先驱体的陶瓷化过程研究 3.4.1 先驱体的热解 3.4.2 SiCO陶瓷的物相分析 3.4.3 SiCO陶瓷的形成机理 3.4.4 SiCO陶瓷的微观形貌 3.5 SiCO陶瓷的吸波性能 3.6 本章小结第4章 不同形态SiCO陶瓷微粉的制备及吸波性能研究 4.1 前言 4.2 SiCO陶瓷微球/棒的制备与吸波性能研究 4.2.1 乳液热固化法制备SiCO陶瓷微球 4.2.2 SiCO陶瓷微球的形貌及影响因素 4.2.3 SiCO陶瓷微球的成球机理 4.2.4 SiCO陶瓷棒的制备 4.2.5 SiCO陶瓷微球/棒的吸波性能和抗氧化性 4.2.6 SiCO陶瓷微球/棒的其它性能 4.3 SiCO陶瓷片的制备与吸波性能研究 4.3.1 模板法制备SiCO陶瓷片 4.3.2 SiCO陶瓷片的组成与结构 4.3.3 SiCO陶瓷片结构的影响因素 4.3.4 SiCO陶瓷片的吸波性能和抗氧化性 4.3.5 SiCO陶瓷片的吸波机制 4.4 本章小结第5章 SiCOM磁性陶瓷微粉的制备及吸波性能研究 5.1 前言 5.2 SiCOFe陶瓷的制备与性能研究 5.2.1 SiCOFe陶瓷先驱体的制备 5.2.2 SiCOFe陶瓷先驱体的陶瓷化过程 5.2.3 Fe含量对SiCOFe陶瓷组分的影响 5.2.4 SiCOFe陶瓷的结构演变 5.2.5 SiCOFe陶瓷的吸波性能和抗氧化性 5.3 SiCOFe陶瓷微球的制备与吸波性能 5.3.1 SiCOFe陶瓷微球的制备 5.3.2 SiCOFe陶瓷微球的吸波性能 5.4 SiCOCo/Ni陶瓷的制备及吸波性能研究 5.4.1 SiCOCo/Ni陶瓷的制备与组成 5.4.2 SiCOCo/Ni陶瓷的结构 5.4.3 SiCOCo/Ni陶瓷的吸波性能 5.5 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢个人简历
文章来源
类型: 博士论文
作者: 侯永昭
导师: 温广武
关键词: 聚硅乙炔,吸波材料,陶瓷
来源: 哈尔滨工业大学
年度: 2019
分类: 工程科技Ⅰ辑
专业: 无机化工
单位: 哈尔滨工业大学
基金: 国家自然科学基金-面上项目“碳微米管的改性机制及其吸波性能的研究”,国家自然科学基金-面上项目“纳米碳包覆SiC_(nw) 核壳结构的构建及其高温吸波特性”
分类号: TQ174.1
DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.005257
总页数: 149
文件大小: 13392k
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标签：聚硅乙炔论文; 吸波材料论文; 陶瓷论文;
基于聚硅乙炔转化的SiCO（M）陶瓷的制备及吸波性能研究
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