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研究生:李榮倉
研究生(外文):Li Rung Tsang
論文名稱:材料複合模式對複合吸波貼片效能影響之研究
指導教授:徐鎮徐鎮引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學中正理工學院
系所名稱:兵器系統工程研究所
學門:軍警國防安全學門
學類:軍事學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:124
中文關鍵詞:吸波石墨錳酸鍶鑭改質複合模式
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本研究主要探討材料複合模式對電磁波吸波貼片效能的影響。複合模式計有磁性錳酸鍶鑭(LSMO, La0.5Sr0.5MnO3)改質石墨粉體、LSMO和羰基鐵粉混成石墨和LSMO和羰基鐵與石墨雙層疊加等方式,其電磁參數和吸波反射損失特性以自由空間法量測,探討複合模式對電磁波吸收體的影響。
石墨表面改質係以溶膠凝膠法將LSMO於石墨表面異質析出,以不同LSMO比例改質石墨,最佳改質比例可有效增加吸收值。析出在石墨平面上的LSMO粒子對導磁係數的變化影響不大,卻使得介電係數在接近原吸收頻帶附近產生明顯的峰值變化,造成改質石墨產生最佳的介電匹配,使得改質石墨可大幅提升其吸收特性。
LSMO和羰基鐵粉混成石墨的結果顯示,增加LSMO或羰基鐵粉的混成量,造成混成石墨吸收中心頻率由高頻段漸移至低頻段,厚度增加時亦呈現往低頻偏移的特性,可能是吸收劑含量增加,使得在低頻時有較佳的匹配所致。
LSMO和羰基鐵與石墨疊加結果顯示,疊加石墨其吸收中心頻率大幅往低頻偏移。上層石墨匹配後與下層磁性吸收片的組合可產生低頻的匹配條件。雙層疊加在低頻部份造成導磁係數增加,使得疊加造成低頻吸收的效果。在高頻部份,疊加對於導磁係數變化不大,然而卻造成介電係數增加,但是增加幅度過大而使得介電複數無法匹配,而影響整體的吸波效果。
綜而言之,不同的複合模式其吸波機理窘然不同,各有不同的吸波特性變化情形。磁性粒子改質石墨可有效提升吸收峰值;磁性粒子混成石墨有藉由含量改變吸收特性;磁性片疊加石墨片的組合大幅將吸收頻帶往低頻位移。
In this study, the electromagnetic wave absorbing (EMA) of various composites is investigated. The composites include magnetic LSMO-modified graphite, LSMO and carbonyl iron powder mixed with graphite, and the stacking of LSMO and carbonyl iron with graphite. The corresponding electromagnetic wave absorbing was measured by free space technique, and the effect of composite modes is discussed.
Graphite was modified by sol-gel method. LSMO is heterogeneously precipitated on graphite surface. Comparison of various LSMO-modified graphites show the EMA can be achieved by an optimum proportion. The appearance of LSMO particles does not affect the permeability of the modified graphite. Nevertheless, LSMO do increase the permittivity of graphite near the central frequency of graphite. As a result, the EMA of the LSMO-modified graphite is dramatically increased. The hybrid of LSMO and carbonyl iron with graphite increases their EMA. With increasing the amounts of LSMO and carbonyl iron powder, the central frequency move to low frequency. The stacking of LSMO and carbonyl iron on the top of graphite causes the central frequency down to low frequency. The increased permeability contributes to the EMA in the low frequency range. The mismatch causes the EMA decrease in high frequency range.
誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 ix
圖目錄 x
1. 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
2. 文獻回顧 4
2.1 吸波材料簡介 4
2.1.1 電磁波概述 4
2.1.2 電磁波的吸收 7
2.1.3 電磁波的反射和折射 7
2.1.4 材料吸收電磁波的基本定律 10
2.2 吸波材料的研究現狀 12
2.2.1 傳統型吸波材料研究現狀 13
2.2.2 新型吸波材料 13
2.3 稀土吸波材料 16
2.3.1 稀土元素在磁性吸波材料中的作用 17
2.3.2 稀土吸波材料的吸波原理 17
2.3.3 常見的稀土元素及其化合物在吸波材料中的應用 19
2.3.4 LaxSr1-xMnO3吸波材料 22
2.4 LSMO龐磁阻材料 25
2.5 雙層疊加吸波材料 27
2.5.1 雙層疊加吸波材料阻抗匹配原理 28
2.6 石墨 30
2.6.1 鍍金屬石墨粉 31
2.6.2 常用的碳素材料 32
2.6.3 石墨在水中的分散性 33
2.6.4 石墨表面改質 33
2.7 溶膠凝膠法概述 37
2.7.1 溶膠凝膠的化學原理 38
2.7.2 溶膠凝膠法製備混成材料的形式 39
3. 實驗方法 41
3.1 使用材料 41
3.1.1 石墨 41
3.1.2 環氧樹脂 42
3.1.3 分散劑 43
3.2 實驗流程 43
3.2.1 石墨混合LSMO Sol-Gel 溶液之調配 47
3.2.2 試片製作 47
3.2.3 ε和μ量測 48
3.2.4 吸波值量測 49
3.2.5 石墨與羰基粉體之混成 50
4. 實驗結果 51
4.1 石墨吸收劑吸波特性 51
4.1.1 不同石墨型態外觀 51
4.1.2 不同石墨厚度吸波效應 53
4.1.3 不同石墨粒徑吸波頻段比較 60
4.1.4 石墨添加量吸波效應 61
4.2 石墨改質複合模式吸波效應 69
4.2.1 錳酸鍶鑭(LSMO)改質石墨外觀型態 69
4.2.2 LSMO改質石墨吸波效應 72
4.3 石墨混成模式吸波特性 81
4.3.1 LSMO 混成石墨粉末之吸波特性 81
4.3.2 羰基鐵粉混成石墨吸波效應 85
4.4 疊加模式吸波效應 88
4.4.1 羰基鐵(NCI)與石墨貼片疊加模式吸波效應 88
4.4.2 LSMO與石墨貼片疊加模式吸波效應 91
5. 討論 94
5.1 石墨吸波貼片厚度之影響 94
5.2 不同石墨粒徑吸波頻段比較 94
5.3 LSMO改質石墨吸波效應 94
5.4 LSMO混成石墨粉末之吸波特性 95
5.5 羰基鐵粉混成石墨吸波效應 96
5.6 羰基鐵粉與石墨貼片疊加吸波效應 96
6. 結論 97
参考文獻 98
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