CN113072344B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN113072344B
CN113072344B CN202110440486.0A CN202110440486A CN113072344B CN 113072344 B CN113072344 B CN 113072344B CN 202110440486 A CN202110440486 A CN 202110440486A CN 113072344 B CN113072344 B CN 113072344B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave
layer
cement
double
absorbing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110440486.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113072344A (zh
Inventor
李方贤
任蒙蒙
余其俊
韦江雄
胡捷
张同生
黄浩良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202110440486.0A priority Critical patent/CN113072344B/zh
Publication of CN113072344A publication Critical patent/CN113072344A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113072344B publication Critical patent/CN113072344B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00258—Electromagnetic wave absorbing or shielding materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明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、Fe3O4磁流体和外加磁场装置组成。通过外加磁场作用于装有Fe3O4磁流体透波管的双层水泥基吸波材料，改变透波管中Fe3O4磁流体的存在形式，从而改变水泥基吸波材料内部的电磁参数，最终达到可灵活调控水泥基材料吸波性能的目的。本制备方法简单实用，所得到的可调控型双层水泥基吸波材料改善了传统水泥基吸波材料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和范围。在实际应用过程中，当外部电磁环境改变时，只有可调控型双层水泥基材料才能够满足实际需求。

Description

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
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
发明内容
针对以上现有技术的缺点和不足，本发明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，本发明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。
本发明的评价方法具有如下优点及有益效果：
(1)本发明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)本发明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。本发明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为本发明实施例1的双层水泥基吸波材料加载磁场前的变化示意图；
图2为本发明实施例1的双层水泥基吸波材料加载磁场后的制备过程；
图3为本发明实施例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发明作进一步详细的描述，但本发明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5％，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14000Gs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。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

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；
所述纳米磁流体被封装入透波管中；
所述透波管为玻璃纤维管、有机玻璃管、聚乙烯管、聚氨酯管、尼龙管、ABS塑料管、聚氯乙烯管和聚氯乙烯管中的一种；透波管直径为3～10mm。
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，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。
5.根据权利要求1所述的双层水泥基吸波材料，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的双层水泥基吸波材料，其特征在于，阻抗匹配层材料的厚度为10～20mm；损耗层材料的厚度为10～15mm。
7.一种调控权利要求1～6任一项所述的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。
8.根据权利要求7所述的方法，所述外加磁场强度为2000～15000Gs。
CN202110440486.0A 2021-04-23 2021-04-23 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 Active CN113072344B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110440486.0A CN113072344B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110440486.0A CN113072344B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 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

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113072344A CN113072344A (zh) 2021-07-06
CN113072344B true CN113072344B (zh) 2022-06-14

Family

ID=76618519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110440486.0A Active CN113072344B (zh) 2021-04-23 2021-04-23 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113072344B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114059682B (zh) * 2021-11-19 2023-04-21 西南石油大学 一种水泥基泡沫吸波材料、吸波板及其制备方法
CN115028470A (zh) * 2022-06-08 2022-09-09 电子科技大学 一种水泥基吸波结构及其制备方法
CN115557741B (zh) * 2022-11-14 2023-09-15 合肥工业大学 一种吸波性能可调控的水泥基吸波材料的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106747656A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 济南大学 一种水泥基材料表面吸波剂及具有吸波性能的水泥基材料的制备方法
CN110272243A (zh) * 2019-06-21 2019-09-24 中国人民解放军火箭军工程大学 一种双层水泥基吸波材料及其制备方法
CN111799570A (zh) * 2020-07-09 2020-10-20 西安交通大学 一种液体吸波性能的磁场调控方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017000236A1 (de) * 2017-01-14 2018-07-19 HEKA graphit technology GmbH Baustoffmischnung Eine gattungsmäßige Baustoffmischung wird zum Beispiel als Putzmasse verwendet. Insbesondere soll die Putzmasse im abgebundenem Zustand eine extrem hohe elektromagnetische Abschirmung vorranging durch Absoption aufweisen. Ziel ist es, dass die Strahlung innerhalb der Materialstärke im Schirm vernichtet wird.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106747656A (zh) * 2016-12-15 2017-05-31 济南大学 一种水泥基材料表面吸波剂及具有吸波性能的水泥基材料的制备方法
CN110272243A (zh) * 2019-06-21 2019-09-24 中国人民解放军火箭军工程大学 一种双层水泥基吸波材料及其制备方法
CN111799570A (zh) * 2020-07-09 2020-10-20 西安交通大学 一种液体吸波性能的磁场调控方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Electromagnetic wave absorbing cement-based composite using Nano-Fe3O4 magnetic fluid as absorber;Yongjia He;《Cement and Concrete Composites》;20180930;第1-6页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113072344A (zh) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113072344B (zh) 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
Guan et al. Investigation of the electromagnetic characteristics of cement based composites filled with EPS
Baoyi et al. The electromagnetic characteristics of fly ash and absorbing properties of cement-based composites using fly ash as cement replacement
Ma et al. Electromagnetic wave absorption performance of magnesium phosphate cement functionalized by nano-Fe3O4 magnetic fluid and hollow glass microspheres
Chiou et al. Electromagnetic interference shielding by carbon fibre reinforced cement
Ren et al. Design and preparation of double-layer structured cement-based composite with inspiring microwave absorbing property
Li et al. Electromagnetic wave absorption properties of carbon black/cement-based composites filled with porous glass pellets
Bai et al. Mechanical properties and electromagnetic absorption characteristics of foam Cement-based absorbing materials
CN112292015A (zh) 一种MXene/PPy复合吸波剂及其制备方法
Sun et al. Study of the mechanical-electrical-magnetic properties and the microstructure of three-layered cement-based absorbing boards
Xie et al. Layered gypsum-based composites with grid structures for S-band electromagnetic wave absorption
CN109293310A (zh) 一种复掺石墨烯纳米片的双层水泥基吸波板及其制备方法
Bai et al. Preparation of nano-carbon black and silica fume modified foam concrete: Compressive strength, pore structure and electromagnetic property
He et al. Microwave absorbing mortar using magnetic hollow fly ash microspheres/Fe 3 O 4 composite as absorbent
Liu et al. Effects of EPS, Mn–Zn Ferrite, and Layers on the Electromagnetic Absorption Performance of Magnesium Phosphate Cement
CN109081637B (zh) 一种用于电波暗室的吸波锥形体
CN115557741B (zh) 一种吸波性能可调控的水泥基吸波材料的制备方法
CN114059682B (zh) 一种水泥基泡沫吸波材料、吸波板及其制备方法
CN108484027B (zh) 一种具备电磁波吸收性能的混凝土材料及其制备方法
CN117245758B (zh) 阻抗梯度吸水树脂增强电磁吸波混凝土的制备方法及构件
Zhang et al. Electromagnetic wave absorbing properties of glass fiber reinforced cement composites with Special-shaped structure surfaces
Tian et al. Design and Preparation of Cement-Based Composite with Electromagnetic Protection
KR100730597B1 (ko) 광대역 전자파 흡수 기능을 가지는 건축용 세라믹 패널 및그 제조방법
Yang et al. Roles of carbon black or carbon fibre on improving mechanical and electromagnetic properties of ultra-high performance concrete in K-band frequency range
CN113880512B (zh) 一种用于制备高电磁透波率混凝土的无机胶凝材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant