碳团簇型微波吸收材料及外场作用下分子特性研究

论文题目: 碳团簇型微波吸收材料及外场作用下分子特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 原子与分子物理

作者: 徐国亮

导师: 朱正和

关键词: 碳团簇,吸波材料,吸波特性,聚丙烯腈,外场,甲烷,碳分子线,激发特性,能级分布,费米能级

文献来源: 四川大学

发表年度: 2005

论文摘要: 碳团簇型微波吸收功能材料的研究,在国内外是一个新方向,这是从理论上根据对分子振转频率与结构之间的关系,通过计算而设计与研制的一种新的微波吸收材料。本文通过微波吸收涂层的结构优化设计,制备得到了密度较低的双层结构及三层结构的碳团簇型微波吸收涂层体系,并讨论了微波吸收涂层中碳团簇材料的碳化温度、含量、混合比例、组合顺序方式等因素对其吸波性能的影响。研究了制备碳团簇型吸波材料原材料的结构特性、电荷分布、电偶极矩、能级分布及其热力学特性。同时研究在外场作用下,甲烷分子、碳分子线的结构、电荷分布、极化率及激发态等特性。 研究结果表明:不同碳化温度处理后得到的碳团簇材料,按不同方式组合成的双层微波吸收涂层体系,其吸波性能差异很大。同时双层结构微波吸收涂层存在明显的方向性,如1000℃碳化的10″材料与700℃碳化的7″材料组合的吸波性能远好于7″材料与10″材料组合的结果。在8.2～12.4GHz频率范围内,其对微波的最小反射率为-31 dB,其中反射率小于-10dB的有效带宽占总频率范围近60%,且质量较轻,密度仅为1.16g/cm~3。改变吸收剂在变换层和吸收层的含量进行研究,低含量的变换层可与不同含量的吸收层组合可得较好的吸收性能,在8.2～12.4GHz频率范围内,对微波的最小反射率可达-33dB,其中有效带宽达78%。理

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 雷达微波吸收材料研究的必要性

1.2 雷达微波吸收材料的研究历程和现状

1.2.1 电损耗介质材料

1.2.2 磁损耗介质材料

1.2.3 纳米吸波材料和手征材料

1.3 雷达微波吸收材料的研究发展趋势

1.4 碳团簇型微波吸收材料的研究基础及意义

1.4.1 碳团簇型微波吸收材料的微波吸收特性

1.4.2 碳团簇型微波吸收材料的主要特色

1.5 本工作研究的主要内容

参考文献

2 电磁场与吸波材料相互作用理论

2.1 雷达散射截面

2.1.1 雷达散射截面的概念

2.1.2 雷达散射截面的特征

2.1.3 雷达散射截面的频率特性

2.2 电磁波与吸波材料相互作用原理

2.3 电磁参数的物理意义

2.3.1 复介电常数的物理意义

2.3.2 复磁导率的物理意义

2.4 吸波涂层对电磁波的干涉效应

2.5 宽频吸波材料设计原理

2.6 碳团簇型微波吸收材料的微观参考准则

2.7 吸波材料性能表征

参考文献

3 碳团簇型吸波材料制备及性能测试

3.1 原料及药品

3.2 碳团簇材料的制备

3.3 碳团簇材料制备过程中的结构变化

3.4 碳团簇材料的碳化得率

3.5 高产量非标井式碳化炉

3.5.1 非标井式碳化炉的设计目的

3.5.2 非标井式碳化炉的结构特点及技术参数

3.6 碳团簇型吸波涂层材料的制备

3.7 微波测试实验

3.7.1 微波吸收性能测试装置

3.7.2 碳团簇型吸波涂层微波吸收性能测试原理

3.7.3 测试步骤

3.8 测试结果与讨论

3.8.1 不同温度组合测试结果比较

3.8.2 不同含量组合比较

3.8.3 不同含量材料制备可重复性研究

3.8.4 混合材料性能比较

3.8.5 三层材料吸波性能

3.8.6 碳化工艺中张力对材料吸波性能的影响

3.9 碳团簇型吸波涂层材料的物理机械性能

3.9.1 碳团簇型吸波涂层的力学性能测试

3.9.2 碳团簇型吸波涂层的力学性能测试结果

参考文献

4 平面环状碳团簇特性及低频吸波材料设计

4.1 平面环状碳团簇材料研究意义

4.2 平面环状碳团簇反磁化率

4.3 平面环状碳团簇转动结构

4.4 密度泛函B3P86方法简介

4.5 结果与讨论

4.5.1 平面环状碳团簇尺寸效应

4.5.2 平面环状碳团簇能级分布及费米能级

4.6 低频吸波材料设计

4.6.1 研究必要性

4.6.2 高温坩埚炉结构特点及技术参数

4.6.3 材料制备指标

4.6.4 测试结果与讨论

4.7 小结

参考文献

5 聚丙烯腈材料特性的量子力学计算

5.1 聚丙烯腈材料研究的必要性

5.2 HARTREE-FOCK方法简介

5.3 聚丙烯腈分子链的结构特性

5.4 聚丙烯腈分子链的电荷分布及电偶极矩特性

5.4.1 聚丙烯腈分子链的电荷分布

5.4.2 聚丙烯腈分子链的电偶极矩特性

5.5 聚丙烯腈分子链的能级分布及费米能级变化

5.6 聚丙烯腈分子链的振动模式与热力学特性

5.6.1 聚丙烯腈分子链的振动模式

5.6.2 聚丙烯腈分子链的热力学特性

5.7 结论

参考文献

6 外场作用下分子特性研究

6.1 理论部分

6.2 甲烷CH_4在外场作用下的特性研究

6.2.1 无外场时CH_4的吸收与辐射特性

6.2.2 外电场对CH_4结构的影响

6.2.3 外电场对CH_4轨道能级分布的影响

6.2.4 外电场对CH_4原子电荷分布的影响

6.2.5 外电场对CH_4激发态的影响

6.2.6 结论

6.3 碳分子线的基态特性

6.3.1 碳分子线的电子结构特性

6.3.2 碳分子线的磁化率、极化率和电荷分布

6.3.3 碳分子线轨道能级分布

6.3.4 结果讨论

6.4 碳分子线在外场下的特性研究

6.4.1 TDDFT理论

6.4.2 无外场作用时碳分子线的激发态特性

6.4.3 外电场对碳分子线激发能的影响

6.4.4 外电场对碳分子线激发态振子强度的影响

6.4.5 外电场对碳分子线电偶极矩的影响

6.4.6 外电场对碳分子线能级分布的改变

6.4.7 结论

参考文献

结论

在校期间发表的论文和参加的会议及声明

致谢

发布时间: 2005-10-08

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