CN110272243B - 一种双层水泥基吸波材料及其制备方法 - Google Patents

一种双层水泥基吸波材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种双层水泥基吸波材料及其制备方法，由上层吸收材料和下层吸收材料叠加布置组成；其中，上层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的铁氧体纳米复合吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；下层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的纳米羰基铁吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；本发明将纳米铁氧体作为面层吸收剂，充分利用了铁氧体空间阻抗匹配性能好的优点，底层采用纳米羰基铁粉，充分利用了羰基铁粉衰减性能好的优点，实现了两者的优势互补，获得了性能优异的吸波材料。

Description

一种双层水泥基吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明属于功能材料领域,具体涉及一种双层水泥基吸波材料及其制备方法。
背景技术
雷达吸波材料(RAM)是指能有效的吸收入射电磁波并将其衰减的一类功能材料，雷达吸波材料中的耗能型吸波材料主要由雷达波吸收剂和基体材料(即胶粘剂)构成。制造吸波材料的关键是要有性能优异的吸收剂，并经合理的配方设计、阻抗匹配设计以及完善的工艺操作来实现。传统的吸收剂主要包括石墨、铁氧体、金属微粒、金属纤维、碳纤维、钛酸钡、碳化硅等，所制成的吸波材料厚度一般高达5～10mm。新型的纳米级吸收剂由于独特的组成结构，在量子尺寸效应及表面效应等作用下，使吸波性能得到进一步的提高。
吸波材料要实现对雷达波的良好吸收，应该满足两个条件：一是空间阻抗匹配，二是有尽可能大的衰减常数。
针对在一定频率和吸收带宽下能够吸收电磁波功能的混凝土已经进行了大量的研究，但对于单层材料而言，吸波体设计可变参量少，有效带宽较窄，难以满足吸收宽频带的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双层水泥基吸波材料及其制备方法，解决了现有技术中单层材料的吸波体设计可变参量少，有效带宽较窄，难以满足吸收宽频带的要求。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种双层水泥基吸波材料，由上层吸收材料和下层吸收材料叠加布置组成；其中，上层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的铁氧体纳米复合吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；下层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的纳米羰基铁吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂。
优选地，上层吸波材料的厚度为6～12mm。
优选地，下层吸波材料的厚度为8～10mm。
一种双层水泥基吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备下层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取下层吸波材料，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的纳米羰基铁吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的纳米羰基铁吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石进行混合均匀，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料和S2中的得到的水溶液在搅拌状态下进行混合，搅拌均匀后，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入模具中进行浇筑，振捣成型，静止至初凝；得到下层吸波材料；
步骤2，制备上层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取上层吸波材料，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的铁氧体纳米复合吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的铁氧体纳米吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石进行混合均匀，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料和S2中的得到的水溶液在搅拌状态下进行混合，搅拌均匀后，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入下层水泥基吸波材料上，并震实抹平成型；得到双层吸波材料；
步骤3，将步骤2得到的双层吸波材料进行标养，得到双层水泥基吸波材料。
优选地，步骤1中，上层吸波材料的厚度为6～12mm；下层吸波材料的厚度为8～10mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种双层水泥基吸波材料及其制备方法，上层吸波材料中的中纳米吸收剂为镍铁氧体，下层吸波材料中的纳米吸收剂为羰基铁，上层中的镍铁氧体有助于实现吸波材料与空间的阻抗匹配，从而可以吸收更多的电磁波进入到双层吸波材料中，同时与下层中的羰基铁结合，利用量子尺寸效应和表面效应等，提高了对入射到吸波材料内部的电磁波的衰减。此外，双层吸波材料能够使电磁波在面层和底层之间形成多重反射，从而拓宽吸波材料的频宽；
从电结构设计优化角度看，多层结构形式的吸波材料有利于多频带、宽频带，有利于充分利用各层吸收材料的性能，空间阻抗匹配更易于实现，从而达到最优的吸波效果。
综上所述，本发明将纳米铁氧体作为面层吸收剂，充分利用了铁氧体空间阻抗匹配性能好的优点，底层采用纳米羰基铁粉，充分利用了羰基铁粉衰减性能好的优点，实现了两者的优势互补，获得了性能优异的吸波材料。
附图说明
图1是三个不同厚度的双层吸波材料样品的反射率。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的一种双层水泥基吸波材料，由上层吸收材料和下层吸收材料叠加布置组成；其中，上层吸波材料的厚度为6～12mm；下层吸波材料的厚度为8～10mm。
上层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的铁氧体纳米复合吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂。
下层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的纳米羰基铁吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂。
本发明提供的一种双层水泥基吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备下层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取下层吸波材料，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的纳米羰基铁吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的纳米羰基铁吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入模具中进行浇筑，振捣成型，静止至初凝；得到下层吸波材料；
步骤2，制备上层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取上层吸波材料，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的铁氧体纳米复合吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的铁氧体纳米吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入下层水泥基吸波材料上，并震实抹平成型；得到双层吸波材料；
步骤3，将步骤2得到的双层吸波材料标养28d，得到双层水泥基吸波材料。
本发明的原理：
面层中纳米吸收剂为镍铁氧体，底层中纳米吸收剂为羰基铁，面层中的镍铁氧体有助于实现吸波材料与空间的阻抗匹配，从而可以吸收更多的电磁波进入到双层吸波材料中，同时与底层中的羰基铁结合，利用量子尺寸效应和表面效应等，提高了对入射到吸波材料内部的电磁波的衰减。此外，双层吸波材料能够使电磁波在面层和底层之间形成多重反射，从而拓宽吸波材料的频宽。
实施例1
本发明提供的一种双层水泥基吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备下层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取下层吸波材料，包括以下原料组分：130份的水、15份的纳米羰基铁吸波材料、400份的硅酸盐水泥、500份的细集料、800份的碎石和2.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的纳米羰基铁吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入模具中进行浇筑，振捣成型，静止至初凝；得到下层吸波材料；
步骤2，制备上层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取上层吸波材料，包括以下原料组分：130份的水、15份的铁氧体纳米复合吸波材料、400份的硅酸盐水泥、500份的细集料、800份的碎石和2.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的铁氧体纳米吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入下层水泥基吸波材料上，并震实抹平成型；得到双层吸波材料；
步骤3，将步骤2得到的双层吸波材料标养28d，得到双层水泥基吸波材料。
本实施例中，双层水泥基吸波材料的总厚度为16mm，其中，上次吸波材料的厚度为6mm，下层吸波材料的厚度为10mm。
实施例2
本发明提供的一种双层水泥基吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备下层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取下层吸波材料，包括以下原料组分：100份的水、10份的纳米羰基铁吸波材料、300份的硅酸盐水泥、600份的细集料、800份的碎石和1.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的纳米羰基铁吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入模具中进行浇筑，振捣成型，静止至初凝；得到下层吸波材料；
步骤2，制备上层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取上层吸波材料，包括以下原料组分：100份的水、10份的铁氧体纳米复合吸波材料、300份的硅酸盐水泥、600份的细集料、800份的碎石和1.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的铁氧体纳米吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入下层水泥基吸波材料上，并震实抹平成型；得到双层吸波材料；
步骤3，将步骤2得到的双层吸波材料标养28d，得到双层水泥基吸波材料。
本实施例中，双层水泥基吸波材料的总厚度为20，其中，上次吸波材料的厚度为10，下层吸波材料的厚度为10mm。
实施例3
本发明提供的一种双层水泥基吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备下层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取下层吸波材料，包括以下原料组分：120份的水、13份的纳米羰基铁吸波材料、350份的硅酸盐水泥、5500份的细集料、800份的碎石和1.5份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的纳米羰基铁吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入模具中进行浇筑，振捣成型，静止至初凝；得到下层吸波材料；
步骤2，制备上层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取上层吸波材料，包括以下原料组分：120份的水、13份的铁氧体纳米复合吸波材料、350份的硅酸盐水泥、5500份的细集料、800份的碎石和1.5份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的铁氧体纳米吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石装入高速混合机中，在200r/min转速下分散30min，得到粉料；
S4，将S3中经高速混合处理后的粉料，装入搅拌机中，在搅拌状态下，缓慢加入S2中的得到的水溶液，搅拌50min，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入下层水泥基吸波材料上，并震实抹平成型；得到双层吸波材料；
步骤3，将步骤2得到的双层吸波材料标养28d，得到双层水泥基吸波材料。
本实施例中，双层水泥基吸波材料的总厚度为11mm，其中，上次吸波材料的厚度为6mm，下层吸波材料的厚度为5mm，如图1所示。

Claims (6)

1.一种双层水泥基吸波材料，其特征在于，由上层吸波材料和下层吸波材料叠加布置组成；其中，上层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的铁氧体纳米复合吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；下层吸波材料按照质量份计，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的纳米羰基铁吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；
铁氧体纳米复合吸波材料为镍铁氧体。
2.根据权利要求1所述的一种双层水泥基吸波材料，其特征在于，上层吸波材料的厚度为6～12mm。
3.根据权利要求1所述的一种双层水泥基吸波材料，其特征在于，下层吸波材料的厚度为8～10mm。
4.一种双层水泥基吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备下层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取下层吸波材料，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的纳米羰基铁吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的纳米羰基铁吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石进行混合均匀，得到粉料；
S4，将S3中得到的粉料和S2中的得到的水溶液在搅拌状态下进行混合，搅拌均匀后，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入模具中进行浇筑，振捣成型，静止至初凝；得到下层吸波材料；
步骤2，制备上层吸波材料，具体的方法是：
S1，按照质量份计，称取上层吸波材料，包括以下原料组分：100～130份的水、10～15份的铁氧体纳米复合吸波材料、300～400份的硅酸盐水泥、500～600份的细集料、800份的碎石和1.0～2.0份的减水剂；其中，铁氧体纳米复合吸波材料为镍铁氧体；
S2，将S1中的减水剂加入水中，室温搅拌至完全溶解，得到水溶液；
S3，将S1中的铁氧体纳米吸波材料、硅酸盐水泥、细集料和碎石进行混合均匀，得到粉料；
S4，将S3中得到的粉料和S2中的得到的水溶液在搅拌状态下进行混合，搅拌均匀后，得到搅拌料；
S5，将S4中得到的搅拌料倒入下层吸波材料上，并震实抹平成型；得到双层吸波材料；
步骤3，将步骤2得到的双层吸波材料进行标养，得到双层水泥基吸波材料。
5.根据权利要求4所述的一种双层水泥基吸波材料的制备方法，步骤1中，下层吸波材料的厚度为8～10mm。
6.根据权利要求4所述的一种双层水泥基吸波材料的制备方法，步骤2中，上层吸波材料的厚度为6～12mm。
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