具有可调控吸波性能的双层水泥基吸波材料及其应用方法技术

本发明专利技术属于功能建筑材料领域，公开了具有可调控型双层水泥基吸波材料的制备方法。所述可调控型水泥基吸波材料主要是双层水泥基材料、透波管、Fe

【技术实现步骤摘要】
具有可调控吸波性能的双层水泥基吸波材料及其应用方法
本专利技术属于功能建筑材料领域，具体涉及一种具有可调控吸波性能的双层水泥基吸波材料及其应用方法。
技术介绍
电磁波作为信息传播的载体，是一种重要的传播介质。随着电子信息技术的飞速发展，电磁波已经广泛地应用于各种领域，例如电话、电脑、微波炉、卫星、雷达等。电磁波的广泛应用已经极大地改善了人们的生活质量。然而，大量电磁波的存在不仅对人类的身体健康有害，而且多余的电磁波还会干扰精密仪器的运行。另外，电磁泄漏也严重影响着个人隐私及国家安全。因此，高性能吸波材料方面的研究已经引起世界各国的重视。水泥基材料由于低成本、原材料丰富、力学性能和环境稳定性优异等特性，已经成为世界上应用最广泛的建筑材料之一。水泥基吸波材料作为吸波材料中的一种，备受瞩目。目前，随着信息科技的日新月异，吸波材料应具备“薄、轻、宽、强”的特点。吸波材料要实现对电磁波的大量损耗，需要满足两个条件：①降低材料的电磁参数，满足材料与自由空间的阻抗匹配性能；②对入射的电磁波尽最大限量的吸收。因此，单层水泥基材料不能同时满足上述条件。双层结构设计是拓宽水泥基材料吸波性能的理想选择。另外，水泥基吸波材料在具有“薄、轻、宽、强”性能的同时，还应该具有吸波性能可灵活调控的特点，即可调控型双层水泥基吸波材料。传统方法制备的水泥基吸波材料，一旦制备成型，水泥基材料的吸波性能将固定不变。而在实际应用过程中，外界的电磁环境错综复杂。当外部电磁环境改变时，水泥基材料的吸波性能将不能满足实际需求。目前，关于可调控型双层水泥基吸波材料的专利依然十分少见。
技术实现思路
针对以上现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的是在于提供一种具有可调控型双层水泥基吸波材料的制备方法。制备的可调控型双层水泥基吸波材料不仅具有“薄、轻、宽、强”的特点，而且还能够根据外界电磁环境的变化而灵活地调整其自身的吸波性能，从而达到满足实际需求的目的。可调控型双层水泥基吸波材料改善了传统水泥基材料吸波性能一旦成型不可改变的特点，进一步拓宽了水泥基吸波材料的应用领域。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：具有可调控吸波性能的双层水泥基吸波材料，包括分层浇注的阻抗匹配层和损耗层，还包括纳米磁流体，其被封装并分层埋入阻抗匹配层和损耗层中。优选的，所述纳米磁流体为纳米Fe3O4磁流体，粘度为4～18mPa·s，其中Fe3O4的质量分数为5％～40％。优选的，所述纳米磁流体被埋入阻抗匹配层和损耗层的结合处。优选的，所述纳米磁流体被封装入透波管中。优选的，所述透波管玻璃纤维管、有机玻璃管(PMMA)、聚乙烯管(PE)、聚氨酯管(PUR)、尼龙管(PA)、ABS塑料管、聚氯乙烯管(PVC)和聚氯乙烯管(PP-R)中的一种；透波管直径为3～10mm。优选的，每层埋入的封装有纳米磁流体的透波管之间的间距为10～50mm，层间距为10～50mm。优选的，阻抗匹配层按照质量份计，包括：25～40份的水、80～95份的硅酸盐水泥和5～20份的轻集料；损耗层按照质量份计，包括以下原料组分：25～35份的水、90～120份的硅酸盐水泥基、270～360份的细集料。优选的，阻抗匹配层材料的厚度为10～20mm；损耗层材料的厚度为10～15mm。一种调控上述双层水泥基吸波材料的方法，其特征在于，包括：施加外加磁场以调节双层水泥基吸波材料的电磁参数、吸波频段、吸波宽度和吸波强度中的至少一种。优选的，所述外加磁场强度为2000～15000Gs。本专利技术的评价方法具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术的双层水泥基吸波材料制备方法简单，从结构设计方面出发，多层结构有利于水泥基吸波材料“薄、轻、宽、强”的特点。而且可调控水泥基吸波材料能够根据周围电磁环境变化来灵活地调控其吸波性能，从而拓宽了水泥基吸波材料的应用领域和价值。(2)本专利技术通过外加不同磁场强度作用于双层水泥基吸波材料，改变透波管中Fe3O4磁流体的存在形式，从而相当于改变双层水泥基材料内部的电磁参数，最终能够改善水泥基材料的吸波频段、吸波宽度及吸波强度。本专利技术所制备的水泥基吸波材料能够达到灵活地调控双层水泥基材料吸波性能的要求。附图说明图1为本专利技术实施例1的双层水泥基吸波材料加载磁场前的变化示意图；图2为本专利技术实施例1的双层水泥基吸波材料加载磁场后的制备过程；图3为本专利技术实施例1的双层水泥基吸波材料加载不同磁场作用前后吸波性能测试结果。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。各实施例中组分的用量均是以水泥质量为单位质量换算得到的质量百分比。实施例1本实施例采用水泥基材料、玻璃纤维管和纳米Fe3O4磁流体作为主要原材料，具体制备方法包括：(1)将纳米Fe3O4磁流体注入玻璃纤维管中，然后用树脂进行密封备用；(2)将玻化微珠和水泥干混3min；然后加入水进行搅拌，得到阻抗匹配层；其中玻化微珠用量为10％，水灰比为0.35；(3)首先将水泥和碳粉干混3min；然后按照标准砂浆的制备过程制备吸收层，其中单级配砂(1.5～2.5mm)用量为300％，碳粉用量为3％，水灰比为0.4；(4)采用分层浇注的方式，先浇注吸收层20mm，再浇注阻抗匹配层10mm，得到双层水泥基吸波材料；其中在上下层结合的位置埋入单层装有纳米Fe3O4磁流体的玻璃纤维管，其中Fe3O4质量浓度为20％，单层玻璃纤维管的间距为1cm。将制备好的双层水泥基吸波材料养护至测试龄期，在60℃烘箱中烘干24h，再对其加载10000Gs的磁场强度，然后利用弓形法对水泥基材料的吸波性能进行测试，测试频率范围是4～18GHz。实施例2本实施例采用水泥基材料、玻璃纤维管和纳米Fe3O4磁流体作为主要原材料，具体制备方法包括：(1)将纳米Fe3O4磁流体注入玻璃纤维管中，然后用树脂进行密封备用；(2)将玻化微珠和水泥干混3min；然后加入水进行搅拌，得到阻抗匹配层；其中玻化微珠用量为10％，水灰比为0.35；(3)首先将水泥和碳粉干混3min；然后按照标准砂浆的制备过程制备吸收层，其中单级配砂(1.5～2.5mm)用量为300％，碳粉用量为3％，水灰比为0.4；(4)采用分层浇注的方式，先浇注吸收层10mm，再浇注阻抗匹配层20mm，得到双层水泥基吸波材料；其中在上下层结合的位置埋入双层装有纳米Fe3O4磁流体的玻璃纤维管，其中Fe3O4质量浓度为20％，单层玻璃纤维管的间距为1cm。将制备好的双层水泥基吸波材料养护至测试龄期，在60℃烘箱中烘干24h，再对其加载10000Gs的磁场强度，然后利用弓形法对水泥基材料的吸波性能进行测试，测试频率范围是4～18GHz。实施例3本实施例采用水泥基材料、玻璃纤维管和纳米Fe3O4磁流体作为主要原材料，具体制备方法包括：(1)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有可调控吸波性能的双层水泥基吸波材料，包括分层浇注的阻抗匹配层和损耗层，其特征在于，还包括纳米磁流体，其被封装并分层埋入阻抗匹配层和损耗层中。/n

【技术特征摘要】
1.具有可调控吸波性能的双层水泥基吸波材料，包括分层浇注的阻抗匹配层和损耗层，其特征在于，还包括纳米磁流体，其被封装并分层埋入阻抗匹配层和损耗层中。


2.根据权利要求1所述的双层水泥基吸波材料，其特征在于，所述纳米磁流体为纳米Fe3O4磁流体，粘度为4～18mPa·s，其中Fe3O4的质量分数为5％～40％。


3.根据权利要求1所述的双层水泥基吸波材料，其特征在于，所述纳米磁流体被埋入阻抗匹配层和损耗层的结合处。


4.根据权利要求1所述的双层水泥基吸波材料，其特征在于，所述纳米磁流体被封装入透波管中。


5.根据权利要求4所述的双层水泥基吸波材料，其特征在于，所述透波管玻璃纤维管、有机玻璃管(PMMA)、聚乙烯管(PE)、聚氨酯管(PUR)、尼龙管(PA)、ABS塑料管、聚氯乙烯管(PVC)和聚氯乙烯管(PP-R)中的一种；透波管直径为3～10mm。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李方贤，任蒙蒙，余其俊，韦江雄，胡捷，张同生，黄浩良，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44