Siliciumcarbide/koolstofmicrosferen behouden hun prestaties onder zware omstandigheden

Met de snelle ontwikkeling van elektronische informatietechnologie spelen elektromagnetische golfabsorptiematerialen een cruciale rol in militaire toepassingen zoals elektromagnetische bescherming en stealth-apparatuur, maar ook in de defensie-industrie.

Gezien het feit dat de huidige elektromagnetische absorptiematerialen, of het nu voor militaire stealth- of civiele elektronische doeleinden is, vaak buitenshuis worden toegepast, hebben oncontroleerbare factoren zoals geografische locatie en weersomstandigheden een negatieve invloed op de stabiliteit van elektromagnetische reacties. Het onderzoeken van elektromagnetische absorptiematerialen die uitstekende microgolfabsorptieprestaties combineren met omgevingsstabiliteit is daarom cruciaal voor praktische toepassingen.

Talrijke onderzoeken hebben aangetoond dat koolstof en siliciumcarbide in sommige extreme omgevingen stabiele golfabsorptieprestaties laten zien. Beide materialen vertonen echter aanzienlijke tekortkomingen in termen van absorptie-intensiteit en bandbreedte.

Hoewel enige verbetering in microgolfabsorptieprestaties vergeleken met materialen die uit één component bestaan ​​kan worden bereikt door middel van eenvoudige composieten, voldoet dit nog steeds niet aan de huidige vraag naar hoogwaardige absorptiematerialen. Daarom is de diepgaande ontwikkeling van koolstof/siliciumcarbidecomposieten voor elektromagnetische bescherming van groot belang.

Om dit probleem aan te pakken, heeft het team onder leiding van Yun-Chen Du van het Harbin Institute of Technology composietmicrosferen geconstrueerd met een kern-schaalstructuur, waarbij gebruik werd gemaakt van respectievelijk fenolharsmicrosferen en silica als kern- en schaallagen. Tijdens het pyrolyseproces bij hoge temperaturen vond spontane vorming van een holle structuur plaats als gevolg van grensvlakreacties, wat niet alleen lichtgewichtvereisten mogelijk maakt, maar ook het dempingsvermogen van invallende elektromagnetische golven aanzienlijk verbetert.

Het papier is gepubliceerd in het journaal Nano-microbrieven.

Door de dikte van de silica-omhulsellaag te regelen, bereikte het team van Du een regulatie van de samenstelling van holle siliciumcarbide/koolstof (SiC/C) composietmicrosferen, waardoor de elektromagnetische eigenschappen van het composietmateriaal werden gecontroleerd. De onderzoeksresultaten van Du’s team tonen aan dat SiC/C-composietmaterialen, onder het synergetische effect van samenstelling en structuur, uitstekende golfabsorptieprestaties vertonen, waarbij het sterkste reflectieverlies en de breedste effectieve absorptiebandbreedte respectievelijk -60,8 dB en 5,1 GHz bereiken. Deze resultaten overtreffen die van de meeste eerder gerapporteerde SiC/C-composietmaterialen.

Bovendien bevestigde Du ook via radardwarsdoorsnedesimulatiegegevens de uitstekende radar stealth-prestaties van SiC/C-composietmaterialen. Behandeling van het composietmateriaal met verschillende temperaturen en zure of alkalische omgevingen veroorzaakte geen significante veranderingen in de golfabsorptieprestaties.

De effectieve absorptiebandbreedte en reflectieverliesintensiteitswaarden bleven na behandeling stabiel, wat de veelbelovende praktische toepassingsvooruitzichten van holle SiC/C-microsferen in verschillende ruwe natuurlijke omgevingen aangeeft.