炭黑为吸波剂石膏板和矿棉板电磁波吸收性能研究

发布时间：2017-06-11 01:07

  本文关键词：炭黑为吸波剂石膏板和矿棉板电磁波吸收性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以石膏和矿物棉为基体材料,乙炔炭黑为主要吸波剂,制备了具有宽频电磁波吸收性能的建筑装饰用石膏板和矿棉板。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)以及矢量网络分析仪(VNA)等对材料的微观结构、电磁性能以及吸波性能进行了研究,并探讨了电磁波吸收机理。实验证实,石膏和矿物棉均不具备损耗电磁波的能力;乙炔炭黑是一种具有较大介电常数和较高电损耗因子的电阻损耗型吸波剂,纳米尺寸以及高结构性也是导致其具有较强损耗能力的重要因素;膨胀珍珠岩是一种具有低介电常数的透波材料。实验发现:膨胀珍珠岩可以改善石膏板的吸波性能,其最佳含量为40vol%左右。1mm粒径膨胀珍珠岩的含量为40vol%,厚度为20mm的吸波石膏板,炭黑含量为2%时,在2~18GHz范围内反射率最小值达到-20d B;炭黑含量为3%时,在2~2.5、5~6GHz以及8~18GHz范围内反射率均小于-10d B,吸波频宽达到11.5GHz。具有低介电常数的膨胀珍珠岩对电磁参数的调节,有效地改善了石膏板与自由空间的波阻抗匹配;被复合基体材料包裹的膨胀珍珠岩颗粒对电磁波的散射以及多次反射作用在一定程度上增强了石膏板的电磁波损耗能力。炭黑为吸波剂矿棉板具有优异的吸波性能。矿棉板的多孔隙网状结构,有利于实现与自由空间的阻抗匹配;炭黑在矿棉板中不连续分布形成的非连续导电团聚体,以及表面附着有炭黑颗粒的矿棉纤维对电磁波的散射和多次反射作用,在矿棉板对电磁波的吸收衰减中发挥重要作用。双层结构的设计可以明显改善矿棉板的吸波性能。实验结果表明:炭黑含量为2%,20mm厚的单层结构矿棉板,在2~4、7.6~11GHz以及13~18GHz频率范围内反射率小于-10d B,最低反射率值达-20.8d B。匹配层炭黑含量为1%,吸收层炭黑含量为5%,20mm厚双层结构矿棉板的吸波性能,在整个2~18GHz范围内均小于-10d B。通过石膏板和矿棉板吸波性能及电磁波损耗机制的比较发现,矿棉材料的非导电纤维结构更有利于电磁波的吸收。
【关键词】：石膏板 矿棉板 微观结构 阻抗匹配 电磁波吸收
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ177.378
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 前言10
• 1.2 电磁辐射的来源、危害与防护10-13
• 1.2.1 电磁辐射的来源10-11
• 1.2.2 电磁辐射的危害11-12
• 1.2.3 电磁辐射的防护12-13
• 1.3 吸波材料的设计原理13-15
• 1.4 建筑吸波材料的研究现状15-23
• 1.4.1 吸波剂填充型吸波建材的研究15-20
• 1.4.2 结构设计型吸波建材的研究20-23
• 1.5 本论文的研究目的及研究内容23-26
• 1.5.1 本文的主要研究目的23-24
• 1.5.2 本文的主要研究内容24-26
• 第二章 实验原材料、设备及测试方法26-32
• 2.1 实验原材料26
• 2.2 实验设备26-27
• 2.3 试样制备27-30
• 2.3.1 石膏板测试试样制备27-28
• 2.3.2 矿棉板测试试样制备28-30
• 2.3.3 电磁参数测试试样制备30
• 2.4 性能测试30-32
• 2.4.1 电磁参数测试30
• 2.4.2 吸波性能测试30-31
• 2.4.3 力学性能测试31
• 2.4.4 电阻率测试31-32
• 第三章 实验结果与分析32-66
• 3.1 原材料微观结构及电磁性能的研究32-39
• 3.1.1 石膏的性能研究32-34
• 3.1.2 矿物棉的性能研究34-35
• 3.1.3 膨胀珍珠岩的性能研究35-37
• 3.1.4 乙炔炭黑的性能研究37-39
• 3.2 石膏板的电磁波吸收性能研究39-50
• 3.2.1 复合材料电磁参数以及反射率的计算方法39-40
• 3.2.2 炭黑复合石膏板的吸波性能研究40-42
• 3.2.3 掺膨胀珍珠岩炭黑复合石膏板的吸波性能研究42-47
• 3.2.4 石膏板吸波性能的计算47-49
• 3.2.5 膨胀珍珠岩对石膏板力学性能的影响49-50
• 3.3 矿棉板的电磁波吸收性能研究50-58
• 3.3.1 双层结构吸波材料的阻抗匹配原理50-51
• 3.3.2 单层结构矿棉板的吸波性能研究51-54
• 3.3.3 双层结构矿棉板的吸波性能研究54-57
• 3.3.4 矿棉板力学性能测试57-58
• 3.4 电磁波损耗机理分析58-64
• 3.4.1 掺膨胀珍珠岩石膏板电磁波损耗机理分析58-59
• 3.4.2 矿棉板电磁波损耗机理分析59-62
• 3.4.3 石膏板和矿棉板的吸波性能比较分析62-64
• 3.5 本章小结64-66
• 第四章 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果72-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 关博文;丁冬海;熊锐;杨涛;张纪阳;;掺天然磁铁矿水泥基复合材料电磁波吸收性能研究[J];功能材料;2015年02期

2 汪彬;徐文;潘竟盛;;水泥基电磁波吸收材料的研究进展[J];江苏建筑;2014年04期

3 常书惠;;电磁辐射与防护[J];科技信息;2013年25期

4 李俊豪;庄U

本文编号：440422