通过发泡和交替层状设计制备高分子/碳系填料吸波材料的基本问题研究

基本信息
批准号:51873112
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李姜
学科分类:
依托单位:四川大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张先龙,方文祥,谭潇,高源,王朝芝
关键词:
结构设计发泡碳系填料吸波材料
结项摘要

When the carbonaceous fillers, as dielectric absorbents, were employed into polymer to fabricate microwave absorbing materials, the contradiction between the impedance matching and attenuating characteristics seriously impeded the progress of microwave absorbing materials. According to the research status and problems of carbonaceous filler/polymer microwave absorbing materials, the applicant will focus on the designing-fabricating-structure-property of microwave absorbing materials to carry out the innovative researches in two aspects: (1) Through foaming process to adjust the electromagnetic parameters and balance the impedance matching and attenuating characteristics; Investigating the influences of foam structures on the microwave absorbing properties trough quantitative method and detecting the microwave absorbing mechanisms of foam materials. (2) Based on these and combining with the microwave absorbing theory of layer materials proposed by the applicant, the foamed layer and polymer layer will be designed as alternating multilayer structures; The influences of different layer impedance, layer number and layer thickness ratio on the microwave absorbing properties will be investigated. Through these fundamental researches, the microwave absorbing materials with lower reflection loss, broader effective bandwidth, lighter bulk density and lower filler concentration will be fabricated. The ideas, contents and protocols of this research are practicable. The expected achievements will further enrich the microwave absorbing theory of polymer composites and provide new idea and method to prepare high-performance microwave absorbing materials. Therefore, this research has great theoretical and practical significance.

碳系填料作为电损耗型吸波剂添加到高分子中形成吸波材料,存在阻抗匹配特性和衰减特性难以兼顾的矛盾,严重制约了吸波材料的发展。针对高分子/碳系填料吸波材料的研究现状和存在的问题,申请者围绕吸波材料的设计-制备-结构-性能开展两方面创新性研究:(1)通过发泡调控材料电磁参数,实现阻抗匹配特性和衰减特性的平衡,定量研究泡孔结构对吸波性能的影响,探讨发泡材料的吸波机理。(2)在此基础上,结合申请者已提出的层状材料吸波理论,将发泡吸波层和高分子层设计为交替层状结构,研究层间阻抗比、层数、层厚比等对吸波性能的影响。通过这些基础研究,制备反射损耗值更低、有效吸收频带更宽、力学性能更优、密度更小、填充量更少的高性能吸波材料。本申请项目的研究思路、研究内容和研究方案可行,预期成果将进一步丰富高分子复合材料的吸波理论,为制备高性能吸波材料提供新思路和新方法,具有重大的理论和现实意义。

项目摘要

随着吸波材料在雷达隐身技术、微波通信技术及电磁防护领域的广泛应用,对于吸波材料的研发要求也越来越高。新一代吸波材料必须满足“薄、宽、轻、强、抗氧化、耐腐蚀、力学性能优异”等特性。针对吸波材料的研究现状和存在的问题,该项目围绕吸波材料的设计-制备-结构-性能开展如下研究:石墨烯/TPU多孔复合材料的非溶剂诱导相分离法制备及其吸波性能;材料的介电参数-吸波性能评估图谱;石墨烯/TPU多孔复合材料的热诱导相分离法制备及其吸波性能;单层多孔TPU/石墨烯复合材料结构与吸波性能研究;发泡倍率与石墨烯含量梯度层状多孔TPU/石墨烯复合材料结构与吸波性能研究;发泡倍率与石墨烯含量交替层状多孔TPU/石墨烯复合材料结构与吸波性能研究;层数与厚度对梯度及交替层状多孔TPU/石墨烯复合材料吸波性能影响规律研究。取得的重要结果和数据有:当发泡倍率为12.0,石墨烯含量为7.7wt%,厚度为3mm时,石墨烯/TPU多孔复合材料在2-18GHz范围内的最小反射损耗为-21.4dB,有效吸收频宽为6.2GHz,其密度为0.1g/cm3,孔隙率为91.7%;通过控制发泡手段和填料含量可以很好地获得介电参数的平衡值,从而获得优异的吸波性能;通过NIPS发泡,可以在较低的介电常数下,获得较高的介电损耗,从而获得了较好的吸波性能;调节材料厚度可以进一步优化材料的吸波性能;当厚度为1.6mm时,F2-3样品的min-RL为-32.0dB,EB为4.7GHz;石墨烯三维骨架被包覆在层状多孔TPU/石墨烯复合材料的泡孔内壁上,在形成三维导电网络结构的同时,也能大幅度降低石墨烯含量;发泡倍率梯度和石墨烯含量梯度层状结构均能有效提高吸波体的吸波性能;发泡倍率和石墨烯含量交替层状结构均能有效提高吸波体的吸波性能。研究成果可以应用于国防军工、电子电器等国家重要领域。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
4

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

李姜的其他基金

相似国自然基金

1

层状水泥基吸波材料结构设计、制备及其性能研究

批准号:51208227
批准年份:2012
负责人:张秀芝
学科分类:E08
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

碳系纳米填料调控聚合物微发泡行为的研究

批准号:51373103
批准年份:2013
负责人:廖霞
学科分类:E0305
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
3

介孔碳基吸波材料的制备及其吸波规律研究

批准号:21003029
批准年份:2010
负责人:杜耘辰
学科分类:B0305
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
4

聚丙烯基层状结构发泡材料的制备及其发泡行为研究

批准号:51603170
批准年份:2016
负责人:赵天宝
学科分类:E0305
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目