导电介质含量对材料介电常数、频散特性的研究

摘 要：介电常数控制是介电型吸收剂研究的重点和难点，而介电常数频散效应的控制是宽频带吸收所必须追求的目标。但迄今为止，人们对上述几种对复合材料的电磁特性变化规律、特点等缺乏统一、清楚的认识。对介电常数频散特性的研究对寻找宽频带质量轻的吸波材料有重要意义。本研究报告金属材料介电型吸波材料的吸波性能进行简单介绍，以及从理论上对各种材料对应的频散特性进行研究分析并，找到相对理想的材料。金属材料的介电常数基本上可以连续调节、具有比较好雷达波吸收特性。

关键词：金属材料；介电性能；频响特性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.130

0 概述

隐身技术是一种通过控制和降低武器系统的特征信号，使其难以被探测、发现、识别、跟踪和攻击的技术。根据探测技术可分为雷达隐身、红外隐身、声波隐身、可见光（视频）及复合隐身技术等。但由于现代及未来战争中，雷达是探测目标最可靠的手段，且其使用比例超过了60%以上，因此隐身技术的研究以目标的雷达特征信号为重点，同时展开红外、激光等其它特征信号控制的研究工作，最后向多功能、高性能的隐身方向发展[1]。目前，世界发达国家正在积极开展新型隐身材料和隐身机理的探索和研究，以适应未来战场对隐身材料的更高要求。作为一个军事大国，我国更应该大力发展隐身材料。

1 试验方法

（1）片层花状钴颗粒制备原理：片层花状钴颗粒是在强碱液相环境中，利用水合肼还原络合态钴离子制备而成的，其中络合剂为酒石酸钾钠，具有络合钴离子，减缓反应速率的作用。水合肼还原络合态钴离子的化学反应方程式如下：

Co2++n（C4O6H4）2-?[Co（C4H6O4）]n2-2n

[Co（C4O6H4）]n2-2n+3N2H4[Co（N2H4）]2++n（C4O6H4）2+

[Co（N2H4）3]2++N2H4+OH-Co+N2+H2+NH3+H2O

（2）片层花状钴颗粒制备原料及设备。原料：硫酸钴，酒石酸钾钠，氢氧化钠（NaOH）、十六烷基三甲基溴化铵（简称CTAB）、水合肼（N2H4・H2O）、无水乙醇。以上原料均为分析纯。

设备：机械搅拌器、超声波反应器、超声波清洗器、真空干燥箱。

（3）反应现象：在液相还原反应早期，反应液中具有相对较高的反应物浓度，促使还原钴原子通过均匀形核生成大量纳米钴颗粒。在高的表面能作用下，纳米钴颗粒因相碰而迅速形成许多颗粒团聚体。由于早期钴颗粒晶型的不完整性，纳米钴颗粒表面不同处的表面能差异不大，使得钴颗粒表面不同处的表面能差在纳米钴颗粒堆积形成团聚体的过程中难以明显起到择优排列的作用[12]。因此，团聚体主要是由纳米钴颗粒的简单几何堆积而成，使得团聚体中各纳米钴颗粒的晶体学空间取向不一。在反应后期，还原的钴原子主要是在已有的钴颗粒团聚体上沉积，使团聚体中各纳米钴颗粒逐渐紧密连接并长大。因此，当液相中还原钴原子在纳米钴颗粒团聚体表面沉积速率较低（受钴原子还原速率、扩散速率和表面吸附等因素控制时，钴原子有足够的时间实现低能态堆积，使团聚体中各纳米钴颗粒各自以具有较低表面能的密排晶面为表面生长。室温下，密排六方金属钴为稳定相，当钴颗粒生长条件接衡态时，团聚体中各纳米钴颗粒应各自以密排六方晶型所具有的低表面能密排晶面（0001）为表面而长大，从而形成由空间取向不同、以密排六方（0001）面作为平展面的纳米片组装而成、且以密排六方晶型为主的片层花状钴颗粒。

2 实验数据

利用自由空间反射法去测试复合材料在4～18GHZ的反射系数，再算其介电常数，测试条件为电磁波垂直入射，背衬为3mm厚的铝板。

3 结论

经过以上对两种金属材料的频率与介电常数实部的对比，我们不难发现，花状钴在5Ghz，10Ghz时对2Ghz时介电常数实部的倍数高于花状钴和超细镍粉的介电常数的倍数，因此，我们认为，在这两种材料的状态下，花状钴的吸波性能更好一些。

参考文献：

[1]周春华，袁书强，高娃等.隐身材料技术研究进展及发展趋势[J].功能材料，2006（37）：875-879.

[2]孟新强，朱绪宝.隐身技术和隐身武器的研究及应用现状[J].弹箭与制导学报，1999（03）：59-64.

[3]黄风萍，李缨，碳纤维及其复合材料的发展[J].陶瓷，2005（10）：11-16.

[5）巩晓阳，董企铭.吸波材料的研究现状与进展[J].河南科技大学学报（自然科学版），200324（02）：19-22.