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(一)碳化硅的合成和用途
碳化硅的合成是在一種特殊的電阻爐中進(jìn)行的,這個(gè)爐子實(shí)際上就只是一根石墨電阻發(fā)熱體,它是用石墨顆粒或碳粒堆積成柱狀而成的。這根發(fā)熱體放在中間,上述原料按硅石52%~54%,焦炭35%,木屑11%,工業(yè)鹽1.5%~4%的比例均勻混合,緊密地充填在石墨發(fā)熱體的四周。當(dāng)通電加熱后,混合物就進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),生成碳化硅。其反應(yīng)式為:
SiO2 3C→SiC 2CO↑
反應(yīng)的開(kāi)始溫度約在1400℃,產(chǎn)物為低溫型的β-SiC,基結(jié)晶非常細(xì)小,它可以穩(wěn)定到2100℃,此后慢慢向高溫型的α-SiC轉(zhuǎn)化。α-SiC可以穩(wěn)定到2400℃而不發(fā)生顯著的分解,至2600℃以上時(shí)升華分解,揮發(fā)出硅蒸氣,殘留下石墨。所以一般選擇反應(yīng)的終溫度為1900~2200℃。反應(yīng)合成的產(chǎn)物為塊狀結(jié)晶聚合體,需粉碎成不同粒度的顆?;蚍哿希瑫r(shí)除去其中的雜質(zhì)。
目前,吸波材料在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其在領(lǐng)域,為了加強(qiáng)自身建設(shè),通常將吸波材料涂層應(yīng)用于戰(zhàn)斗表面,以達(dá)到“隱身”的目的。吸波材料在裝備力量與電子科技中占據(jù)重要地位。
在國(guó)際上,美國(guó)對(duì)吸波材料作為“隱身材料”的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟,例如,美國(guó)將吸波性能良好的碳化硅材料作為涂層涂于軍事表面,減弱目標(biāo)向外散發(fā)的雷達(dá)特征與紅外線等,使得敵軍無(wú)法檢測(cè)到目標(biāo),從而在中占據(jù)優(yōu)勢(shì) [1-2]。在海灣和科索沃,人們都可以看到有關(guān)“隱身材料”的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。因此,吸波材料作為“隱身”技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越重要,為增強(qiáng)我國(guó)軍事實(shí)力,建設(shè)事業(yè),必須對(duì)吸波材料進(jìn)行深入研究與應(yīng)用。
較為常見(jiàn)的吸波材料為碳化硅,可以用于一些電子設(shè)備、屏蔽設(shè)備等,尤其在信息化中,可以減弱目標(biāo)的光電特征、紅外信號(hào)等 [3]。碳化硅作為吸波材料,分為不同的類型,如鐵磁金屬微粉吸波材料、鐵氧體吸波材料、納米吸波材料、多晶鐵纖維吸波材料、陶瓷吸波材料、導(dǎo)電高聚物吸波材料。本文就通過(guò)試驗(yàn)研究碳化硅涂層的吸波性能,以期為事業(yè)作出貢獻(xiàn)。
碳化硅的原料有石英砂、石油焦等,又叫金剛砂,化學(xué)結(jié)構(gòu)為六方形晶體,通常比重為 3.2,硬度較大,平均為3000kg/mm2。碳化硅具有很多優(yōu)點(diǎn),如導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小、體積小和強(qiáng)度高等。碳化硅涂層被電磁波影響,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,應(yīng)電流易受電磁場(chǎng)影響改變方向,同時(shí)由于材料的高電阻阻礙,電磁波的能量會(huì)變?yōu)闊崃可⑹?,即能量消耗,這樣雷達(dá)等電子設(shè)備的信號(hào)大大減弱,這種現(xiàn)象稱為吸波性能。
不同類型的碳化硅材料具有不同的吸波能力。例如,異形截面的碳化硅與邊界規(guī)則的碳化硅截面具有不同的吸波性能,不同碳化硅的表面曲率不同,其電荷聚集的能力也不同,通常曲率較小則容易聚集電荷。另外,不同厚度的涂層對(duì)吸波性能也有不同的影響。