[发明专利]一种电介质型复合吸收剂快速设计方法

说明书

本发明公开了一种电介质型复合吸收剂快速设计方法，依据电磁理论和吸波原理，对基于金属背衬的传输线模型进行简化，得到电介质吸收模型；然后对模型进行介电扫参、三维反射损耗云图投影、谐振点重绘和引入等反射率圆，得到基于等反射率圆的五维设计模型；本发明的模型及方法，不但可以评价吸收剂的吸波性能，而且还能给出改性路径，为电介质型吸收剂的选材及其后续制备提供参考和依据，加速吸收剂的研发。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，具体提出了一种快速设计电介质型吸波材料的方法。

背景技术

电介质型吸收剂具有优异的介电损耗、多样的微观结构、优越的机械特性、良好的化学稳定性及较低的比重等特性，但是其界面阻抗匹配性差、微波损耗形式单一、低频吸收弱、有效吸收频带窄，难以满足现代作战飞行器对隐身材料“薄、轻、宽、强”的迫切需求；加之存在制备工艺复杂，微结构变化小，界面浸润性差、分散困难等瓶颈问题，严重制约了电介质材料在隐身领域的应用。

作为新型吸收剂的电介质吸波复合材料增强了吸波效果，降低了涂装难度，改善了Snoek's定律的限制，易于满足飞行器隐身材料“薄、轻、宽、强”的迫切需求。但当前新型电介质复合吸收剂的研发主要依据研究者的科学直觉和大量重复的“尝试法”实验，尚缺明确的设计路径且传统传输线模型是一种综合性宏观模型，不能直观反映出介电对反射率的贡献和权重，研发效率较低。

文献“Development of Analytical Approach to Fabricate Composites forMicrowave Absorption(微波吸收复合材料分析方法的研究进展)”Mishra V等.IEEETransactions on Magnetics,2017,PP(99):1-1，文中提出一种按照指标要求的反射损耗和吸收带宽的复合材料预测模型，通过遗传算法对目标反射率和频带进行优化得到了满足一定条件的介电参数和磁导率，并利用混合介质模型预测复合材料中各个材料配比。结果表明，按照优化得到的介电参数和磁导率来制备复合材料在X波段具有良好的吸收性。

文献“Optimum design method of a nano-composite radar absorbingstructure considering dielectric properties in the X-band frequency range(考虑X波段介电性能的纳米复合吸波结构优化设计方法)”Choi I等,Composite Structures,2015,119(jan.):218-226，文中提出了一种介电特性和电磁吸收特性的优化设计方法，在这项研究中，针对纳米复合材料的介电性能，开发了一种用于纳米复合材料的复介电常数实部-介电损耗角正切的可设计窗口，制备了玻璃纤维/环氧树脂/炭黑纳米复合材料进行验证，测量结果表明，通过理论计算和实际测量获得的电磁吸收性能基本一致。

文献“A Voltage-Boosting Strategy Enabling a Low-Frequency,FlexibleElectromagnetic Wave Absorption Device(一种能够实现低频柔性电磁波吸收装置的电压提升策略)”Hualiang等.Advanced Materials,2018，文中通过电磁理论计算得到了满足一定条件下的复介电常数值，基于此复介电常数值来筛选材料，以此来指导复合材料的设计。

专利申请CN103399975A公开了一种金属背衬电磁吸波材料吸波阻抗计算的优化方法，运用匹配厚度模型结合传输线理论，使得电磁波吸波材料的阻抗匹配优化更高效，使得吸波材料的制备能够快速准确完成，且适用多种电磁波吸波复合材料。

专利申请CN108805367A公开了一种基于自适应算法的吸波材料最优配比设计方法，利用自适应策略和全局引导邻域搜索策略对标准人工蜂群算法进行优化。与传统智能算法相比,自适应搜索算法能够有效提高吸波材料最优配比的优化效率，有效平衡算法的探索和开发能力。