分层功能化泡沫吸波混凝土材料结构一体化设计方法技术

本发明专利技术为分层功能化泡沫吸波混凝土材料结构一体化设计方法，吸波基体材料采用泡沫混凝土，通过控制孔结构、多层结构和超表面结构参数优化其电磁吸波性能；首先根据工程材料的成本要求和工程特性制备吸波混凝土标准试样，确定吸波剂种类、最优掺量及最优厚度，当通过调节吸波剂种类和试样厚度达不到工程电磁防护需求时进行结构一体化设计；对基体材料进行多孔结构设计，对宏观结构形式进行超表面+多层结构设计，计算工程要求达到的反射率损耗值与吸波混凝土标准试样的反射率损耗值的差值，来选择基体材料和宏观结构。用于多种影响因素协同调节以制备最优结构形式并能够根据某工程电磁防护需求显著优化材料电磁吸波效果。程电磁防护需求显著优化材料电磁吸波效果。程电磁防护需求显著优化材料电磁吸波效果。

【技术实现步骤摘要】
分层功能化泡沫吸波混凝土材料结构一体化设计方法


[0001]本专利技术属于新型建筑电磁防护材料
，具体为一种分层功能化泡沫吸波混凝土材料结构一体化设计方法。

技术介绍

[0002]伴随21世纪电子时代的到来，电磁环境污染已成为继大气、水、固废、噪声后第五大污染，电磁辐射对人类身体健康、电子信息安全、军防安全、精密仪器正常使用等具有重大威胁。解决电磁污染的常用技术手段有电磁屏蔽和电磁吸收。电磁屏蔽本质上是电磁辐射传输的屏障，并不能完全衰减或削弱电磁辐射能量，反射波可能造成二次电磁波污染。电磁吸收可以通过能量转换为热能或其他形式损耗，或干涉相消来显著降低或消除电磁辐射，是目前最有效的电磁污染防护技术，具体包括涂覆型和结构型吸波材料。目前研究人员大多从单一的电磁波影响因素入手，例如采用新型吸波剂、多层结构设计、多孔结构设计或超表面设计，但结果并不能很好的满足对电磁波吸收材料“薄、轻、宽、强”的要求，并且单一因素的调节不能很好的协调材料的其他性能，因此，对于多种因素结合调控的研究尤为重要，能够根据实际工程防护需求和环境限制快速做出应对策略。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分层功能化泡沫吸波混凝土材料结构一体化设计方法，其特征在于，吸波基体材料采用泡沫混凝土，通过控制孔结构、多层结构和超表面结构参数优化其电磁吸波性能；首先根据工程材料的成本要求和工程特性制备吸波混凝土标准试样，确定吸波剂种类、最优掺量及最优厚度，当通过调节吸波剂种类和试样厚度达不到工程电磁防护需求时进行如下结构一体化设计；对基体材料进行多孔结构设计，对宏观结构形式进行超表面+多层结构设计，多层结构为基底，多层结构由上往下按吸波剂含量梯度递增排列或根据不同吸波剂频率响应特性将多元吸波剂赋予多层结构，计算工程要求达到的反射率损耗值与吸波混凝土标准试样的反射率损耗值的差值，按照以下规则选择基体材料和宏观结构：1)当反射率在1～18GHz时相对吸波混凝土标准试样降低值不小于5dB且小于10dB时，则基底层数选用3层，基底多层泡沫混凝土的孔隙率的梯度变化范围为10％～30％，单层层厚选用6
±
1mm，超表面选用锥台型或圆柱型，高度10～15mm；2)当反射率在1～18GHz时相对吸波混凝土标准试样降低值不小于10dB且小于15dB时，则基底层数选用4层，基底多层泡沫混凝土的孔隙率的梯度变化范围为10％～50％，单层层厚选用8
±
1mm，超表面选用圆锥型，高度15～20mm；3)当反射率在1～18GHz时相对吸波混凝土标准试样降低不小于15dB且不大于20dB时，则基底层数选用4层，基底多层泡沫混凝土的孔隙率的梯度变化范围为10％～60％，单层层厚选用10
±
1mm；超表面选用角锥型或组合型，所述组合型为角锥型与锥台型、圆柱型、圆锥型这三者至少一种的组合所形成的周期结构单元，高度20～25mm；在选择好基体材料和宏观结构后，根据吸波混凝土标准试样的吸波剂最优掺量和梯度递减规律确定多层结构各层吸波剂含量，吸波剂加入量的最大值为吸波混凝土标准试样中吸波剂的含量，吸波剂梯度结构设计时进行梯度递减，最大程度能递减到0，实现分层功能化泡沫吸波混凝土材料结构的一体化设计。2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述吸波混凝土标准试样的厚度取值范围为20～30mm。3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，该方法设计的分层功能化泡沫吸波混凝土材料的吸波机理是：基底泡沫混凝土由于大量封闭孔隙的存在，看作一种闭孔蜂窝结构，入射电磁波能够在封闭孔隙内部或之间发生多次反射、散射和干涉损耗，同时封闭孔隙的存在使得复合材料与自由空间的阻抗匹配加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雄飞，王壮，王楠，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：