一种碳纤维/莫来石复合材料高频电磁屏蔽效能的评价方法技术

本发明专利技术提供一种碳纤维/莫来石复合材料高频下电磁屏蔽效能的评价方法。传统预测模型不能预测复合材料在千兆赫兹频率下的等效电磁屏蔽效能。本发明专利技术提供的评价方法重点考虑了高频下微观结构及碳纤维与莫来石陶瓷间频率相关界面效应的影响，建立了碳纤维/莫来石复合材料基于细观力学的高频等效电磁屏蔽效能理论评价模型。本发明专利技术解决了目前千兆赫兹频率下电磁屏蔽材料研究成本高，设计及实验时间长的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维/莫来石复合材料高频电磁屏蔽效能的评价方法
本专利技术属于功能复合材料高频下电磁性能均质化方法的研究领域，更加涉及一种碳纤维/莫来石复合材料千兆赫兹频率下电磁屏蔽效能的评价方法。
技术介绍
近年来，随着通信行业的飞速发展，电磁干扰已经成为电子设备十分重要的问题。由于碳材料的高导电性，含碳复合材料已被广泛应用于千兆赫兹(8.2-12.4GHz)频率范围的电磁屏蔽器件。典型含碳复合材料包括聚合物基、金属基、陶瓷基复合材料。然而，电子器件在制造和使用过程中不可避免地受到复杂电磁载荷和高温环境的影响，例如航天领域中的航天器等。金属基或聚合物基复合材料在极端环境中已不再适用。因此，碳或碳化硅材料填充增强的陶瓷基复合材料由于其耐高温、低质量密度的特性，在极端环境下电磁屏蔽应用中得到了极大地关注。近期，莫来石陶瓷由于其出色的热稳定、高强度和低密度的特性，已被广泛应用于高温结构材料中。导电性和介电性是决定复合材料电磁屏蔽效能的关键因素。碳材料填充增强的莫来石复合材料被认为是千兆赫兹频率下高温电磁屏蔽设备的可选材料。火花等离子烧结法制备的碳纤维/莫来石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维/莫来石复合材料高频电磁屏蔽效能的评价方法，其特征在于，所述评价方法至少包括如下步骤：/n步骤一：测量碳纤维和莫来石陶瓷组分材料的几何参数及电磁性能/n1.1测量碳纤维材料的长细比α和直径D；/n1.2测量碳纤维材料的面内电磁特性，包括面内介电性ε

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维/莫来石复合材料高频电磁屏蔽效能的评价方法，其特征在于，所述评价方法至少包括如下步骤：
步骤一：测量碳纤维和莫来石陶瓷组分材料的几何参数及电磁性能
1.1测量碳纤维材料的长细比α和直径D；
1.2测量碳纤维材料的面内电磁特性，包括面内介电性ε1、导电性σ1、磁导率μ'1和磁损耗μ”1；测量碳纤维材料的面外电磁特性，包括面外介电性ε3、导电性σ3、磁导率μ'3和磁损耗μ”3；
1.3测量莫来石陶瓷的电磁特性，包括其介电性ε0、导电性σ0、磁导率μ'0、磁损耗μ”0；
1.4查询《实用物理常数表》得到真空中介电常数εvac和磁导率μvac，以及空气介电性εair、导电性σair、磁导率μ'air和磁损耗μ”air。


2.权利要求1所述的碳纤维/莫来石复合材料高频电磁屏蔽效能的评价方法，其特征在于，所述评价方法还包括：
步骤二：制备碳纤维/莫来石复合材料试样，并测量其部分微观参数及高频下电磁性质
2.1以短碳纤维、Al2O3和SiO2粉体为原料，三氧化二钇粉末作为烧结的添加物，采用火花等离子快速烧结法，制备多个不同碳纤维含量、厚度为2-3mm碳纤维/莫来石复合材料样品，测量样品的厚度d；
2.2采用扫描电镜对碳纤维/莫来石复合材料样品的形貌和微观结构进行表征，测量碳纤维与莫来石陶瓷之间的界面层厚度h；
2.3采用矢量网络分析仪测量不同碳纤维含量的碳纤维/莫来石复合材料样品在千兆赫兹频率下复介电性和复磁导率，测量波源和碳纤维/莫来石复合材料之间的距离r。


3.权利要求2所述的碳纤维/莫来石复合材料高频电磁屏蔽效能的评价方法，其特征在于，所述碳纤维含量为0vol％～5vol％。


4.权利要求2所述的碳纤维/莫来石复合材料高频电磁屏蔽效能的评价方法，其特征再于，所述评价方法还包括：
步骤三：建立碳纤维/莫来石复合材料高频下电磁屏蔽效能的评价模型
根据公式(13)，计算给定碳纤维含量的碳纤维/莫来石复合材料在千兆赫兹频率下电磁屏蔽效能：
SE＝R+A+M公式(13)
其中，R、A和M分别表示电磁屏蔽中反射损失、吸收损失和多重反射损失，其表达式为：






其中，d为复合材料样品的厚度，已在所述步骤二中2.1通过测量获得；和为空气的复介电常数和复磁导率，已在所述步骤一中1.4通过查表获得；ω＝2πf是电磁波的角频率，f表示相应的交流频率，i为虚常数；和表示复合材料的有效复介电性和复磁导率，将通过如下方程组(1)求解给出：



其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晓东，杜子健，李玲香，李杨，周伟，李显方，刘静，杜金龙，侯丹，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43