编号：NMJS09525
篇名： 碳化硅晶须的制备及吸波性能研究
作者： 张帆
关键词： SiC晶须; 微观结构; 电磁波吸收;
机构：大连理工大学
摘要： 近年来,飞行器的隐身技术成为各国军事领域关注的重点。将吸波材料应用于飞行器的关键部件上,成为隐身技术设计的重要解决途径。当应用环境由常温转至高温时,吸波材料在追求“轻、薄、宽、强”的同时,还需要耐高温和抗氧化性能良好。碳基吸波材料在高温有氧条件下会发生严重的氧化反应而无法使用。而传统的磁性吸收剂因为居里温度较低,在高温下会失去磁性从而失去吸波性能。碳化硅（SiC）材料具有优异的力学性能、抗氧化性能和热稳定性能,作为一种半导体材料,可以通过介电损耗来实现吸波性能。但是,SiC材料的损耗机制单一,吸收效率较低,需要对其组成和结构进行调控,才能作为高温吸波材料使用。SiC晶须作为一种一维材料,比SiC颗粒具有更高的介电损耗。晶须之间形成的三维网络结构更有利于自由电子的传输,并发挥大的比表面优势,是高温吸波材料的重要候选材料,基于此,本文对SiC晶须的制备及吸波性能进行了相关研究,研究内容如下: （1）以石墨粉、树脂粉和硅粉为原料,通过碳热还原法制备得到了SiC晶须。研究了石墨基体与多孔碳毡基体表面生长SiC晶须的微观形貌及生长机制区别。石墨基体上制备的SiC晶须生长速率慢,但制备的SiC晶须中层错密度比碳毡基体上生长的SiC晶须的层错密度高,导致其在吸收层厚度为5.8 mm、在17.7 GHz时最低反射损失值可以达到-23.6 dB。 （2）研究了催化剂种类、反应时间、添加剂及煅烧气氛等多种工艺参数对SiC晶须组成和形貌的影响。NiSO4作为催化剂制备所得SiC晶须在频率为17.7 GHz、吸收层厚度为5 mm时的最低反射损失值可以达到-20.4 dB。氮气的引入有利于SiC晶须中原子规则排列,降低层错密度,导致吸波性能变差。晶须中存在层错,可诱发偶极子场的产生,从而导致偶极极化增加,提高介电损耗。H3BO3添加剂会破坏SiC晶须的三维网络结构,减少SiC晶须的介电损耗,而反应时间对SiC晶须的形貌和组成没有明显影响。 （3）为了提高阻抗匹配,通过对SiC晶须高温氧化,制备了SiC@SiO2核壳结构。SiO2作为透波材料,有利于电磁波进入SiC晶须内部,提高了整体结构的阻抗匹配。SiC@SiO2核壳结构在17 GHz附近、吸收层厚度为5 mm时,电磁波吸收性能从-10 dB降低到-35 dB,吸波性能明显提高。