CN105502951A - 一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法涉及无机非金属材料制备领域，用于电磁波的防护及吸收。本发明采用碎玻璃、陶瓷造粒粉、碳化硅、三氧化二锑作为无机多孔材料的基体材料，石墨、铁氧体、SiC纤维等中的一种或几种作为电磁波损耗介质，将基体材料与电磁波损耗介质进行球磨混合，并在一定温度制度下，实现基体材料发泡，最终形成无机多孔雷达波吸收材料。本发明提供的吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法，可得到轻质高强、保温隔热、优异吸波性能的板状或异型加工的雷达波吸收材料。

Description

一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多孔玻璃陶瓷的制备，以及多孔玻璃陶瓷与吸波剂的复合制备方法。
背景技术
目前，能够有效抑制和防止电磁波辐射主要有两种办法：电磁波屏蔽和电磁波吸收。前者主要是以反射电磁波能量的形式对电磁波进行衰减，而后者则是通过将电磁波能量转化为其他形式的能量对电磁波进行衰减。
电磁屏蔽技术一般是采用低电阻的金属良导体或导电树脂材料形成一个有效的封闭区域，使外界的电磁波难以进入，内部的电磁波也不易泄露出去，利用金属导体对电磁辐射的发射效应和吸收效应来达到抑制电磁辐射的目的。然而电磁屏蔽不能从根本上消除或减弱电磁辐射，当反射电磁波与入射电磁波叠加，可造成对其他设备单元的交叉干扰，也不利于对目标的隐身。
电磁波吸收材料是指能吸收入射的电磁波，并将电磁能量转换成热能或其他形式的能量，将电磁波消耗。电磁波吸收材料能够实现多种用途。电磁波吸收材料最早是作为隐身材料，广泛应用于军事领域，一直受到世界各国的高度重视，使得其得以迅速发展。理想的吸波材料应具有“厚度薄，密度低，频段宽，吸收强”的特点，而现有的材料确实很难同时满足这些要求，因而迫切需要人们进一步的研究。
电磁波吸收材料一般由可吸收电磁波的材料(又称为吸波剂)及可透波的基体材料组成。吸波剂按照对电磁波的损耗原理分为:电损耗型、磁损耗型及其他损耗型三大类。石墨、炭黑、SiC纤维等材料的吸波机理主要为电损耗,包括导电损耗和介电损耗两部分,主要来源于电子极化、原子极化、固有电偶极子取向极化和界面极化等。电损耗型吸波材料一般具有密度低、强度高、耐高温等优点,但其吸波性能较差、吸波频带较窄；铁氧体、羰基铁、氮化铁等磁性材料的吸波机理主要为磁损耗,磁损耗可分为涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗等三类，磁损耗型吸波材料吸收强、频带宽,但其最大的缺点是密度较大、稳定性较差；随着科技的发展，还出现了手性材料、纳米材料和超导材料等其他损耗性吸波材料。
为了进一步提高吸波材料的整体吸波性能以及拓宽频段，往往需要对多种吸波剂进行复合使用。炭黑导电性能好，价格低廉，对不同的导电要求具有较大的选择余地，可以跟多种基体复合用于电磁波屏蔽以及要求高导电性能的电极材料，同时也可以与其它吸波剂复合用于电磁辐射的吸收和衰减，达到提高吸收性能，拓宽频段的目的；SiC短切纤维的掺杂不仅可以提高材料的介电损耗，同时对材料的强度提升也是至关重要；铁氧体作为磁损耗介质，与电损耗介质石墨等复合使用，使得材料具有较好的电磁匹配特性，实现电磁波的最大损耗。
作为结构吸波材料的吸收剂和增强剂，要求其轻质、高强、耐温、防潮、耐侵蚀，且同时具有良好的吸波性能。多孔结构作为一种新型的结构类型，不仅能极大的降低材料的密度，并且由于其气孔率及孔径的可调性，因而可改善材料的阻抗匹配，提高材料的吸波特性。沈阳金属所ZhangHongtao等使用有限元模拟不同结构类型的SiC材料，得到多孔状SiC材料在X波段上，反射率全频低于-10dB，优于块状或颗粒状SiC材料；ParkKi-Yeon等向聚氨酯泡沫塑料中掺杂多壁碳纳米管，得到吸波夹层结构，其在9.7-10.8GHz频段反射率均低于-10dB；GuanHongtao等在水泥材料中掺杂EPS颗粒制备多孔结构状水泥基复合材料，其吸波性能在2-18GHz频段内最小反射率达到-18.3dB。中国发明专利申请“一种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料及其制备方法”(申请号201010259819.1，申请日为2010.08.23，申请公开日2011.03.16)采用化学纯试剂配合料作为原料，利用锌粉、二氧化锰的混合物进行掺杂，按照普通生产工艺进行生产，这一设计仅仅能实现实验室生产，且其在8-12GHz频段范围内最小反射率仅为-12dB，难以满足要求。
雷达波是电磁波的一种。雷达波吸收材料通过对进入材料的电磁波能量耗散实现雷达波吸收的目的。雷达波吸收材料用于雷达波防护，减少或者完全屏蔽雷达波对于人体的不利作用，防止雷达波对设备干扰。雷达波吸收材料对受到雷达波探测的目标伪装和隐身，实现对目标的保护。不同的雷达波吸收材料用于不同的用途，本发明的用途在于地面雷达站人员和设备防护，以及用于地面目标的雷达波伪装和雷达波防护，且使用苛刻的环境条件，具有优秀的耐久性。
吸波剂是对雷达波具有强烈吸收作用的一类材料。不同吸波剂具有对不同频段的雷达波吸收效果，为了获得雷达波的全波段具有较好的吸收效果，往往采用不同吸波剂进行复合的方法，从而获得复合效应或者耦合效应。材料的结构对吸波性能具有很大的影响，当雷达波进入多孔材料中进行多界面的反射和震荡，从而耗散电磁波的能量。孔结构吸波不仅减少吸波剂的用量，且提高吸波效率。
多孔的雷达波吸收材料具有多重功能。第一，多孔材料具有良好的保温和隔热作用。这种作用可以调节受保护目标的得热或者放热，达到某种调制热量而调节目标温度的作用，实现红外伪装。当然，也可以对建筑物具有隔热效果。第二，当泡孔结构具有不透水性，具有防潮功能，隔离水分潮气对于目标、设备的影响和干扰。
与金属材料相比，无机材料具有更好的耐腐蚀性能，特别对于高盐、高湿度的环境具有更好的环境适应性。与高分子材料相比，无机材料不会随环境和时间降解，具有更好的稳定性。无机材料具有不燃烧的特征，且在高温条件下可以保持一定的强度。经过高温制备的无机雷达波吸收材料即使在高温，如燃烧，保持雷达波特性，且不至于结构强度失稳。
利用玻璃发泡得到多孔材料具有制造方法简便，可制造大尺寸和异形的制品，同时玻璃相赋予材料防止湿气渗透的特点，材料本身也不吸水。然而，纯粹的玻璃相制品具有脆性大，强度偏低的问题。陶瓷相可以增加材料的强度性能，陶瓷烧结体的耐久稳定性也会提高。
采取浸渍法制备多孔陶瓷时，产生连通的孔结构，例如用于吸附用多孔陶瓷。连通孔会使水分及其介质进入，影响材料的电磁波吸收性能、强度性能、保温隔热性能，在冰冻区还会形成冻融破坏。一些造孔法可以得到封闭的多孔陶瓷，需要采用大量的瘠性料，其烧结温度高，且可造成高温条件下吸波剂性能的丧失，容重也不易控制。
采用玻璃相和陶瓷相复合结构可以集合两个物相的优点，制备性能更高和耐久性更好的电磁波吸收材料。
我国地域辽阔，从最南端的热带雨林气候到最北端的严寒气候，要求材料对于气候和环境具有良好的适应性和耐久性。南海及南海诸岛地区均位于北回归线以南，接近赤道，属热带海洋性季风气候，高盐雾、气候潮湿，雨量充沛、终年高温，从而使得目标和设施内常年高温潮湿，因此本发明对于这类苛刻环境具有针对性和适应性。
一般有机保温材料由于在潮湿状况下，导致其性能降低，因而无机多孔保温材料成为一个较好的选择方向。对雷达基站的防护，防止电磁波对设备的干扰和基站人员的损害，是本发明的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用多孔玻璃陶瓷作为基体材料的复合型雷达波吸收材料，既不破坏多孔玻璃陶瓷固有的泡孔结构，同时又具有极为优异的雷达波吸收效果，且低成本、保温隔热、高温烧成的耐侵蚀的多孔玻璃陶瓷基雷达波吸收材料。
本发明中利用碎玻璃、陶瓷造粒粉、发泡剂、三氧化二锑等制备的多孔玻璃陶瓷，不仅具有保温隔热性能，同时材料中的多孔结构可以很好地调节材料表面与自由空间的阻抗匹配，使得电磁波在材料表面的反射率降低。
本发明中所使用的石墨是一种电导型损耗介质，具有电导损耗及极化损耗特性，对电磁波具有一定的衰减；石墨填充于绝缘介质，产生隧道效应等，使得整个材料具有一定的漏电导，改善材料的电导率。
本发明中所使用的SiC纤维是进过高温处理，减小材料的电阻率，电阻率为1-10Ω·cm，具有极佳的电磁特性。SiC纤维是一种介电损耗型吸波剂，首先，乱向分布的短切SiC纤维相当于电偶极子，当电磁波入射时，因谐振产生谐振感应电流，滞后的极化电流对电磁波产生吸收作用，即极化损耗。其次，短切SiC纤维乱向分布在水泥基中时，在局部搭桥形成导电网络，当电磁波入射时，在导电网络内形成涡状感应电流，将一部分电磁波能量转化为热能耗散掉，即电阻热损耗。根据电磁波理论，随着频率增加，产生的涡流损耗也越显著，从而导致电磁波消耗增大。
本发明所使用的铁氧体是一种磁损耗型吸波剂，铁氧体既有亚铁磁性带来的磁损耗，又有一般电介质材料的介电损耗。铁氧体材料的磁损耗主要有涡流损耗、磁滞损耗及磁后效损耗等；铁氧体双复介质的特性使它兼具磁性材料和介电材料的特点，有望获得较大的电磁波吸收能力，而且其相对磁导率较大而相对介电常数较小，这有利于提高吸波材料的匹配性能、拓宽有效吸收带宽。
通过上述基本原料，本发明形成多孔玻璃陶瓷-复合吸波剂(石墨、SiC纤维、铁氧体)复合的电磁波吸收材料，该复合材料兼具保温隔热、电磁波吸收性能，且具有较好的强度和耐久性。本复合材料的保温隔热性能主要是通过多孔玻璃陶瓷基体材料来实现；电磁波吸收性能主要是通过添加的复合吸波剂来实现的。
本发明的吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷，其主要功能在于其电磁波吸收性能，通过反射率来表示，同时兼具有保温隔热、抗酸侵蚀、防火防水特性。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，按照重量份称取原料，包括50-75份碎玻璃、5-20份陶瓷造粒粉、0.1-0.3份发泡剂碳化硅、0.1-0.5份三氧化二锑、1-4份石墨、5-30份铁氧体、1-3份SiC纤维；
步骤2，将步骤1中的碎玻璃、陶瓷造粒粉、碳化硅、三氧化二锑、石墨、铁氧体、SiC纤维置于磨球机中进行1-3h研磨，得到混合均匀的待加热配合料；
步骤3，将步骤2中所述混合均匀的待加热配合料平铺在模具中；
步骤4，将步骤3中装有所述混合均匀的待加热配合料的模具放入隧道窑中，先以2～5℃/min从室温升温至550～650℃，并保温30～80min，其后以6～10℃/min升温至800～1000℃并保温20～40min，然后按8～15℃/min降温至500～600℃并保温1-6h，最后按0.1～0.9℃/min冷却至室温，得到多孔的毛坯；
步骤5，对步骤4中所述毛坯进行切割处理，得到切割制品。
吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法中所述模具上均匀涂抹有煅烧高岭土。
吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，碎玻璃可以是平板玻璃粉，同时也可以采用啤酒瓶玻璃、玻璃熔块等作为玻璃原料；陶瓷造粒粉是高岭土制备的球状颗粒；碳化硅作为发泡剂；三氧化二锑作为发泡助剂。
吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，在多孔玻璃陶瓷材料中掺加不同类型电磁波损耗材料，SiC纤维、石墨为电损耗介质，铁氧体为磁损耗介质，上述电磁波损耗材料一种或几种共同使用。所述的SiC纤维是普通纤维经过高温处理得到的，且电阻率为1-10Ω·cm。
本发明所提供的方法的有益效果在于，与现有技术相比，本发明技术方案的独到之处体现在：(1)一种具有玻璃相和陶瓷相复相结构的材料，赋予材料更高的强度和更好的耐久性；(2)所使用的SiC纤维是将普通碳化硅纤维经过高温处理，使得其电阻率1-10Ω·cm，具有优异的吸波特性，同时对材料有增强作用；(3)本制备方法中选用的复合吸波剂是根据电磁匹配特性进行选择，同时进行电介质损耗及磁介质损耗，在最大程度上雷达波的吸收；(4)本发明方法所需原料简单易得，成本较低，操作过程简单容易，同时采用固体发泡的方法，制备的吸波材料不仅在力学性能上优于一般无机多孔材料，同时具有优异的雷达波吸收性能，适用于防辐射建筑的电磁屏蔽。
附图说明
图1是按照本发明方法的流程示意图；
图2是本发明的实施例3中材料反射率测试结果。
具体实施方式
以下例子是陶瓷造粒粉是高岭土造粒制备的球状颗粒；铁氧体是W型六角铁氧体。
实施例1
分别称取5kg平板玻璃粉，2kg陶瓷造粒粉，10g碳化硅，10g三氧化二锑，3kg铁氧体、100g石墨、100gSiC纤维置于球磨机中干磨，球磨时间为3h，取出后即得到待烧物料；在660*660*240mm的可拆卸模具上均匀涂抹上煅烧高岭土作为脱模剂，以防止发泡试样粘附在模具上，难以取出；将待烧物料倒入模具之中并平铺均匀，以便能够均匀发泡；调节隧道窑的温度制度，温度从室温以2℃/min升温至550℃，并保温30min，再以10℃/min升温至1000℃，并保温20min，随后以15℃/min冷却至600℃，进行退火处理，并保温1h，之后以0.1℃/min冷却至室温，即可得到所需的雷达波吸收材料，并将试样进行切割处理，进行性能测试。制备的多孔玻璃陶瓷基雷达波吸收材料的抗压强度为2.5MPa,远大于一般泡沫玻璃材料。最高吸波损耗达到-12dB，表现出较好的吸波性能。材料的导热系数为0.08W/m.K。
实施例2
分别称取7.5kg熔块玻璃粉，2kg陶瓷造粒粉，20g碳化硅，30g三氧化二锑，300gSiC纤维，500g铁氧体、300g石墨置于球磨机中干磨，球磨时间为3h，取出后即得到混合均匀的待烧物料；在660*660*240mm的可拆卸模具上均匀涂抹上煅烧高岭土作为脱模剂；将待烧物料倒入模具之中并平铺均匀；调节隧道窑的温度制度，温度从室温以5℃/min升温至650℃，并保温80min，再以6℃/min升温至900℃，并保温40min，随后以8℃/min冷却至500℃，进行退火处理，并保温6h，之后以0.5℃/min冷却至室温，即可得到所需的雷达波吸收材料，并将试样进行切割处理，进行性能测试。制备的多孔玻璃陶瓷基雷达波吸收材料的抗压强度为4.0MPa,强度有较大幅度的提高，这主要是SiC纤维在基体材料中提供的线性增韧效果所致，在电损耗介质及磁损耗介质的共同作用下，最高吸波损耗可达到-20dB，表现出良好优异的吸波性能。材料的导热系数为0.1W/m.K。
实施例3
分别称取7kg熔块玻璃粉，0.5kg陶瓷造粒粉，30g碳化硅，50g三氧化二锑，200gSiC纤维，2.5kg铁氧体、400g石墨置于球磨机中干磨，球磨时间为2h，取出后即得到混合均匀的待烧物料；在660*660*240mm的可拆卸模具上均匀涂抹上煅烧高岭土作为脱模剂；将待烧物料倒入模具之中并平铺均匀；调节隧道窑的温度制度，温度从室温以2℃/min升温至550℃，并保温40min，再以6℃/min升温至900℃，并保温20min，随后以10℃/min冷却至600℃，进行退火处理，并保温3h，之后以0.2℃/min冷却至室温，即可得到所需的雷达波吸收材料，并将试样进行切割处理，进行性能测试。制备的多孔玻璃陶瓷基雷达波吸收材料的抗压强度为5.2MPa,强度有较大幅度的提高，这主要是SiC纤维在基体材料中提供的线性增韧效果所致，提高电损耗介质SiC纤维的掺量，在电损耗介质及磁损耗介质的共同作用下，最高吸波损耗可达到-30dB，表现出良好优异的吸波性能，满足吸波材料“低密度，强吸收，宽频段，低成本”的发展要求。材料的导热系数为0.1W/m.K。
实施例4
分别称取6kg平板玻璃粉，1.5kg陶瓷造粒粉，25g碳化硅，35g三氧化二锑，300gSiC纤维，2.5kg铁氧体、200g石墨置于球磨机中干磨，球磨时间为1h，取出后即得到混合均匀的待烧物料；在660*660*240mm的可拆卸模具上均匀涂抹上煅烧高岭土作为脱模剂，以防止发泡试样黏糊在模具上，难以取出；将待烧物料倒入模具之中并平铺均匀，以便能够均匀发泡；调节隧道窑的温度制度，温度从室温以5℃/min升温至600℃，并保温30min，再以10℃/min升温至1000℃，并保温40min，随后以15℃/min冷却至600℃，进行退火处理，并保温4h，之后以0.9℃/min冷却至室温，即可得到所需的雷达波吸收材料，并将试样进行切割处理，进行性能测试。进一步提高SiC纤维的掺量，制备的多孔玻璃陶瓷基雷达波吸收材料的抗压强度为4.3MPa,强度反而有所下降，在电介质损耗及磁损耗的共同作用下，最高吸波损耗为-25dB。
以上结合本发明的一种无机多孔雷达波吸收材料的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改均属于本发明的技术范围，还需要说明的是，按照本发明的制备技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。

Claims (3)

1.一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，按照重量份称取原料，包括50-75份碎玻璃、5-20份陶瓷造粒粉、0.1-0.3份发泡剂碳化硅、0.1-0.5份三氧化二锑、1-4份石墨、5-30份铁氧体、1-3份SiC纤维；
步骤2，将步骤1中的碎玻璃、陶瓷造粒粉、碳化硅、三氧化二锑、石墨、铁氧体、SiC纤维置于磨球机中进行1-3h研磨，得到混合均匀的待加热配合料；
步骤3，将步骤2中所述混合均匀的待加热配合料平铺在模具中；
步骤4，将步骤3中装有所述混合均匀的待加热配合料的模具放入隧道窑中，先以2～5℃/min从室温升温至550～650℃，并保温30～80min，其后以6～10℃/min升温至800～1000℃并保温20～40min，然后按8～15℃/min降温至500～600℃并保温1-6h，最后按0.1～0.9℃/min冷却至室温，得到多孔的毛坯；
步骤5，对步骤4中所述毛坯进行切割处理，得到切割制品。
2.如权利要求1所述的吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：所述模具上均匀涂抹有煅烧高岭土。
3.如权利要求1所述的吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：碎玻璃是平板玻璃粉、啤酒瓶玻璃或者玻璃熔块；陶瓷造粒粉是高岭土造粒制备的球状颗粒；铁氧体是W型六角铁氧体。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106911006A (zh) * 2017-02-21 2017-06-30 西北工业大学 基于超短脉冲激光加工的周期性微型孔吸波结构及方法
CN107902894A (zh) * 2017-11-14 2018-04-13 北京工业大学 一种利于熔化节能的含锂碱铝硅酸盐玻璃原料
CN107986757A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 济南大学 一种吸波型陶瓷基复合保温材料的制备方法及其产品
CN108218467A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 中国科学院金属研究所 一种高孔隙率及低热导率多孔纳米碳化硅陶瓷的制备方法
CN108218240A (zh) * 2018-01-29 2018-06-29 湖南航天磁电有限责任公司 一种无机玻璃基复合铁氧体吸波材料及其制备方法
CN109608041A (zh) * 2018-12-29 2019-04-12 河南万里绝热材料股份有限公司 一种混合废弃玻璃制备的泡沫玻璃及其制备方法
CN109678349A (zh) * 2019-02-25 2019-04-26 深圳市辉翰科技发展有限公司 一种利用废旧玻璃和多孔陶粒制备泡沫玻璃的方法
CN110049666A (zh) * 2019-05-08 2019-07-23 义乌韦陀环保科技有限公司 一种微波热转换材料、载体及其制备方法
CN111205743A (zh) * 2020-03-20 2020-05-29 安徽省高泰新材料有限公司 耐高温电磁波吸波涂料、涂层及其制备方法与应用
CN111943721A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 深圳光启高端装备技术研发有限公司 一种耐高温吸波复合材料的制备方法及应用
CN111978032A (zh) * 2019-05-21 2020-11-24 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 一种基于瓷石的建筑用电磁辐射吸收材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1286474A (zh) * 2000-06-26 2001-03-07 中国人民解放军空军工程设计研究局 泡沫玻璃型雷达波吸收材料
CN101899221A (zh) * 2010-07-02 2010-12-01 李勇 发泡型电磁吸波复合材料及其制备方法
CN101985551A (zh) * 2010-08-23 2011-03-16 天津大学 一种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料及其制备方法
JP2015018854A (ja) * 2013-07-09 2015-01-29 株式会社リケン 電波吸収体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1286474A (zh) * 2000-06-26 2001-03-07 中国人民解放军空军工程设计研究局 泡沫玻璃型雷达波吸收材料
CN101899221A (zh) * 2010-07-02 2010-12-01 李勇 发泡型电磁吸波复合材料及其制备方法
CN101985551A (zh) * 2010-08-23 2011-03-16 天津大学 一种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料及其制备方法
JP2015018854A (ja) * 2013-07-09 2015-01-29 株式会社リケン 電波吸収体

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108218467B (zh) * 2016-12-14 2020-08-21 中国科学院金属研究所 一种高孔隙率及低热导率多孔纳米碳化硅陶瓷的制备方法
CN108218467A (zh) * 2016-12-14 2018-06-29 中国科学院金属研究所 一种高孔隙率及低热导率多孔纳米碳化硅陶瓷的制备方法
CN106911006A (zh) * 2017-02-21 2017-06-30 西北工业大学 基于超短脉冲激光加工的周期性微型孔吸波结构及方法
CN107902894A (zh) * 2017-11-14 2018-04-13 北京工业大学 一种利于熔化节能的含锂碱铝硅酸盐玻璃原料
CN107986757A (zh) * 2017-11-23 2018-05-04 济南大学 一种吸波型陶瓷基复合保温材料的制备方法及其产品
CN108218240A (zh) * 2018-01-29 2018-06-29 湖南航天磁电有限责任公司 一种无机玻璃基复合铁氧体吸波材料及其制备方法
CN108218240B (zh) * 2018-01-29 2020-11-27 湖南航天磁电有限责任公司 一种无机玻璃基复合铁氧体吸波材料及其制备方法
CN109608041A (zh) * 2018-12-29 2019-04-12 河南万里绝热材料股份有限公司 一种混合废弃玻璃制备的泡沫玻璃及其制备方法
CN109678349A (zh) * 2019-02-25 2019-04-26 深圳市辉翰科技发展有限公司 一种利用废旧玻璃和多孔陶粒制备泡沫玻璃的方法
CN110049666A (zh) * 2019-05-08 2019-07-23 义乌韦陀环保科技有限公司 一种微波热转换材料、载体及其制备方法
CN111943721A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 深圳光启高端装备技术研发有限公司 一种耐高温吸波复合材料的制备方法及应用
CN111978032A (zh) * 2019-05-21 2020-11-24 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 一种基于瓷石的建筑用电磁辐射吸收材料及其制备方法
CN111205743A (zh) * 2020-03-20 2020-05-29 安徽省高泰新材料有限公司 耐高温电磁波吸波涂料、涂层及其制备方法与应用
CN111205743B (zh) * 2020-03-20 2021-09-14 安徽省高泰新材料有限公司 耐高温电磁波吸波涂料、涂层及其制备方法与应用

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