炭黑掺量对水泥基材料微波吸收性能的影响及机理
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- 2021-04-27
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以隧道效应理论为基础建立炭黑水泥基复合材料(carbon black-filled cement-based composites,CBCC)的隧道电阻率模型,推导隧道电阻率与材料内部微观结构参数、载流子运动参数以及外加电场强度的关系表达式,反映CBCC材料的隧道电阻率与宏观炭黑体积掺量V以及炭黑粒子直径D之间的内在关系。以该模型为指导,探究炭黑体积掺量对水泥基复合材料电学性质和微波吸收效能的影响机理,并进行实验验证。结果表明:炭黑体积(下同)掺量是主导其吸波性能的关键因素,随着炭黑掺量的逐渐增加,反射率曲线呈现出先下降后上升的特性;炭黑掺量为7.5%～10.0%时,CBCC材料处于渗流区,即电阻率突变区,极化和传导损耗共同发挥作用,材料表现出良好的微波吸收效能,特别当炭黑掺量达到10.0%时,各种吸收损耗发挥到极限,在整个X测试波段(8.0～12.5GHz)的反射值均低于-10dB,且随着入射频率的增加反射率下降,吸波效能显著增强。
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