阻抗渐变型陶瓷-纳米Ni-石墨烯多相层状复合吸波耐蚀涂层的制备及组织结构调控机制研究

The design of the electromagnetic wave absorbing materials needs to meet the electromagnetic wave absorbing property and the use environmental requirements. Therefore, when regulate the proportion of the electronic constituent part and magnetic constituent part, in order to realize the electromagnetic impendence match and electromagnetic wave absorbing property, the high corrosion resistance is required. In the present project, a novel composite coating with gradual impedance multilayer structure and high corrosion resistance is fabricated by reactive plasma spraying and gas multiple-tunnel plasma spraying. Ni with high magnetic property and high corrosion resistance and Graphene with high electric conduction and high corrosion resistance are added into ceramic coating. The corrosive property of the composite coating is studied. The electromagnetic wave absorbing efficiency with interfacial polarization, metal atom polarization and magnetic domain resonance is studied with the change of the composition of the composite coatings. The effect of microstructure on the electromagnetic wave absorbing is investigated and a model of multiple polarization in composite coating is established. The effect of the multiple structure on electromagnetic wave absorbing should be confirmed. A model of reflection and absorbing about electromagnetic wave delivering in the coatings is established and the mechanism of the electromagnetic wave absorbing is revealed to provide effective way to fabricate electromagnetic wave absorbing coating with high electromagnetic loss and proper impendence match.

电磁波吸收材料的设计在满足高吸波性能的同时也需满足使用环境的要求。因此调整材料内部电磁两相的种类和比例，实现阻抗匹配和吸收特性之外，需要兼顾高的耐蚀性能。本申请运用了阻抗渐变原理，利用反应等离子喷涂和多路异位送粉技术，在陶瓷材料中加入高耐蚀性、高磁性的纳米Ni和高导电性、高耐蚀性的石墨烯，制备由透波层、吸收层组成的复相多层结构涂层。通过改变复相成分，调整材料中存在的异质相界面极化效应、金属单原子点极化效应和磁畴自然共振等作用效果，实现对电磁波的强衰减效果，同时满足对海洋环境的高耐蚀性能要求。探讨微结构对涂层腐蚀性能的影响机制；分析每种微结构对电磁波传递的作用机制；澄清多层涂层的吸波效果，研究微波在涂层中的反射吸收过程，揭示电磁波传递损耗机制，为设计阻抗匹配实现宽频带强吸收的电磁波吸收涂层提供理论基础。

随着海洋强国计划的推行，海洋环境下应用的军事装备的性能要求越来越高，面对日益精进的电子信息技术的发展，海洋军事武器装备的躲避雷达探测，不被敌人发现的要求越来越高。电磁波吸收材料的设计在满足高吸波性能的同时也需满足使用环境的要求。因此调整材料内部电磁两相的种类和比例，实现阻抗匹配和吸收特性之外，需要兼顾高的耐蚀性能。.本申请运用了阻抗渐变原理，利用反应等离子喷涂和多路异位送粉技术，制备得到陶瓷+石墨烯+纳米金属的复合涂层通过改变复相成分，调整材料中存在的异质相界面极化效应、金属单原子点极化效应和磁畴自然共振等作用效果，实现对电磁波的强衰减效果，同时满足对海洋环境的高耐蚀性能要求。制备由透波层、吸收层组成的复相多层结构涂层，实现了对电磁波高频率、宽频带的吸波性能提升。系统地研究了复合涂层海洋环境下的耐蚀性能，利用电化学工作站分析了复合涂层的腐蚀失效过程，复合涂层的腐蚀可以划分为腐蚀初期和腐蚀后期，等效电路分别为R(Q(R(QR)))、R(Q(RW(QR)))。复合涂层在硫酸盐溶液中短期浸泡结果表明含较多第二相的复合涂层对硫酸盐还原菌短期内具有一定防污效果，来源于Cu+,Cu2+的毒害作用和石墨烯的物理屏蔽作用。系统的分析了复合涂层中各相以及各相比例对涂层吸波性能的影响，并依此设计了多层涂层，其最高反射损耗可达-55dB。研究微波在涂层中的反射吸收过程，揭示电磁波传递损耗机制，为设计阻抗匹配实现宽频带强吸收的电磁波吸收涂层提供理论基础。