宽频轻质吸波涂料研究与应用

，有望发展成为新型宽频有机吸波材料。理论分析表明，控制材料颗料的尺寸在纳米到亚微米之间(7nm～3μm)，且具有片状或管状微观形貌是改善雷达吸波材料的有效途径，这就为导电高分子吸波材料的研制和发展带来新的机遇。目前，通过选择不同的合成方法和反应条件可制备出各种结构与形貌特点的纳米-亚微米导电高分子材料(如纳米粒子、纳米线、纳米捧、纳米纤维、纳米自组装薄膜、纳米层状薄膜等)，从而获得轻质、宽频的吸波性能[2]。MarcDiarmid研究发现2mm厚的导电聚乙炔(PA)薄膜对-35GHz的微波吸收率可达90%;法国LaurentOlmedo研究了聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)、聚(3-辛基-噻吩)在0～20GHz内的微波吸收性能，发现吸波性能随频率的变化而变化，反射率平均值为-8dB，最大衰减可达到-48.5dB(-13.7GHz)，且频宽达到5.64GHz，而密度只有 2.5kg/m3;同样对聚(辛基-3-噻吩)研究发现，涂层厚度变大2～8mm，吸波反射率系数变小，且向低频波段移动;Biscaro采用(PU/PAn)共混复合形成的涂料，涂覆在铝板(120mm×120mm)上形成膜厚为1.8～2.1mm的涂层，然后测试吸波性能，最大的反射率R为 -23.3dB，且随掺杂剂CSA物质的量的不同，PAn含量不同，吸收峰和反射率R也不同。Faez用(PAn/EPDM)复合共混物压制成橡胶吸波贴片，测试其吸波性能。试验发现，掺杂剂、PAn与DBSA的物质的量的配比、PAn与EPDM的质量配比都会影响反射率R;在8～12GHz测试，厚度增大1～3mm，反射率R(-10GHz)由-28dB增大到-35dB;I~PAn-(DBSA)的质量分数不同(厚度为1.0mm)，为30%、 50%、80%，则其反射率R分别为-25dB(-8GHz)、-27dB(-9.5GHz)、-32dB(-10GHz);当共混加工时间增加时，反射率R也增大(-25dB，10min，-37dB，35min);同样，共混加工时间相同，配比不同，则反射率R也不相同，这说明PAn含量及分布、掺杂剂含量及共混加工时间和工艺条件等都会显著影响导电高分子橡胶贴片材料的吸波性能。采用热压成型技术制备(PAn/EPDM)复合共混物橡胶吸波贴片，弓形法测试(航天一院621研究所)表明，在2～18GHz频段可设计制作轻质、宽频导电高__分子聚苯胺吸波贴片，平均吸收可达到-10dB，且具有明显的宽频效应。同时，采用原位共混复合技术可制备无机导电高分子纳米复合微波吸收材料，将具有金属磁性损耗的超细羰基铁颗粒(纳米-亚微米)与导电高分子材料复合而形成一种新型轻质、宽频、强吸收、涂层薄的涂层吸波材料使用。导电高分子磁性纳米复合吸波材料由于集功能性导电高分子材料的特性与纳米磁性粒子的特性于一身，具有性质多样、应用面广等特点，而成为吸波材料领域一个重要的研究方向。因此，不同掺杂态的导电高分子微波吸收材料可作为智能型宽频雷达吸收剂材料在民用吸波材料和军事隐身材料中获得广泛和重要的应用。

5.新型轻质雷达吸波材料

5.1 空心微珠吸波材料

近年来，国外对空心微珠开展了较多研究，美国以3μm左右玻璃球为载体，镀上以Ni、Al、W等为损耗层的10nm左右薄膜。当采用厚度为 2nm的球形多层颗粒膜、在8～18GHz频率范围厚度为2.5mm时，吸收率可达-20dB。徐坚等采用化学镀法，以AgNO3取代PdC12作为活性剂，利用H2PO2的还原性完成活化过程，制备了NiCoP合金包覆的空心微珠粉末，SEM分析表明NiCoP合金包覆在空心微珠表面。葛凯勇等利用化学镀镍对空心微珠表面进行镀镍改性，改性后的微珠表面均匀地附着金属镍，用其制备的吸波材料在16.6～18.0GHz波段吸收率小于-10dB，最大吸收率可达-13dB。

5.2 碳纳米管吸波材料

碳纳米管表现出优良的吸波性能，同时具有质量轻、兼容性好、吸波频带宽等特点，是新一代最具发展潜力的吸波材料。沈增民等用竖式炉浮游法制备的碳纳米管的外径为40～70nm，内径为7～10nm，长度为50～1000μm，碳纳米管呈直线状，用化学镀方法在碳纳米管的表面镀上一层均匀的过渡金属镍。碳纳米管吸波涂层在厚度为0.97mm时，在8～18GHz，反射率小于-10dB的频宽为3.0GHz，反射率小于-5dB的频宽为 4.7GHz。镀镍碳纳米管吸波涂层在厚度为0.97mm时，反射率小于-10dB的频宽为2.23GHz，反射率小于-5dB的频宽为4.6GHz。曹茂盛等添加质量分数为8%的碳纳米管的吸波材料在8～40GHz波段有明显的吸收。随着材料厚度的增加，吸收峰移到14GHz，吸收峰向低频移动。厚度为 5.5mm的吸波试样，对应于频率为10GHz的反射率为-8dB。碳纳米管良好的吸波特性，意味着可以设计出既吸收厘米波又吸收毫米波的雷达波吸收材料。刘云芳等采用竖式催化裂化解法制备出碳纳米管，然后采用KOH进行活化，使碳纳米管的比表