碳化硅纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備及吸波性能研究.pdf

1、本論文對碳化硅(SiC)纖維進(jìn)行熱處理，制備了不同電阻率的SiC纖維;利用不同電阻率的SiC纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合，制備單層、兩層和三層復(fù)合材料，測試其在X波段下的電磁參數(shù)及吸波性能;利用傳輸線理論，計算預(yù)測了纖維電阻率、纖維體積分?jǐn)?shù)、材料厚度和疊層方式對復(fù)合材料吸波性能的影響規(guī)律，并將實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果進(jìn)行了對比驗證。
　　研究發(fā)現(xiàn)，在1000-1500℃溫度區(qū)間，隨著熱處理溫度的升高，SiC纖維的電阻率大幅度降低。當(dāng)熱處理溫度

2、達(dá)到1500℃時，纖維電阻率約為100Ω·cm。隨著纖維電阻率的降低，復(fù)合材料的介電常數(shù)實部和虛部逐漸增大。當(dāng)纖維的電阻率為1Ω·cm和10Ω·cm時，復(fù)合材料的平均介電損耗角正切值分別為0.23和0.25，表現(xiàn)出了較好的介電損耗能力。
　　由電阻率為1Ω·cm的SiC纖維制備的單層復(fù)合材料(厚度為3mm)在C1(4-6GHz)波段和Ku(12-18GHz)波段內(nèi)對電磁波的平均反射率分別為-3.7dB和-4.7dB;在該材料上疊加

3、兩層由電阻率分別為40Ω·cm和107Ω·cm的SiC纖維制備的復(fù)合材料（三層厚度分別為2mm，1mm和1mm），所得三層材料在8-26GHz內(nèi)的平均反射率達(dá)到了-6dB，最低值為-9dB，復(fù)合材料的吸波性能得到了增強。
　　理論計算表明，對于單層吸波材料，隨著材料厚度增加，吸波性能先增加，隨后又趨于穩(wěn)定。此時，材料與自由空間的界面阻抗不匹配限制了吸波性能的進(jìn)一步提高;此外，纖維體積分?jǐn)?shù)與吸波性能的關(guān)系也存在著相似效應(yīng)，隨著體積分

4、數(shù)提高到一定值，復(fù)合材料吸波性能不再升高，反而開始下降。
　　對Nicalon纖維的吸波性能研究表明，選擇纖維電阻率為106Ω·cm（介電常數(shù)為5-0.2j）的復(fù)合材料作為匹配層，纖維電阻率為100Ω·cm（介電常數(shù)為17-7j）的復(fù)合材料作為吸收層，雙層材料的吸波性能顯著優(yōu)于其單層材料，實現(xiàn)了吸波性能的提升和頻帶的展寬。對比本文所得纖維和Nicalon纖維的研究結(jié)果可知，若要通過多層疊層實現(xiàn)吸波性能的提升，對單層材料的電磁參數(shù)具