10313912021年SICK*年選秉銘編碼器ARS60-AAA00360基于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)的結(jié)果,劃分出了依托工程中存在的三種不良地質(zhì)體類(lèi)型,即空腔型溶洞、填充型溶洞和破碎帶。2)通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),從電磁損耗和色散出發(fā)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)適用性進(jìn)行分析研究,提出了適用于地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)時(shí)的圍巖含水率取值分布范圍。3)根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)原理,對(duì)邊墻位置不良地質(zhì)體和掌子面范圍內(nèi)小目標(biāo)等不良地質(zhì)體的現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)方法進(jìn)行研究,制訂了巖溶地區(qū)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原則,給出了具體的測(cè)線測(cè)點(diǎn)布置型式和探測(cè)參數(shù)取值。4)在圍巖含水率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比的基礎(chǔ)上,采用回歸分析的方法,對(duì)利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行破碎帶圍巖含水率預(yù)測(cè)時(shí)TOPP公式中的參數(shù)進(jìn)行了修正,并確定了其取值范圍。5)基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反射振幅和回波頻率分布區(qū)間的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,對(duì)回波反射的強(qiáng)弱和回波頻率的高低進(jìn)行界定,給出了其分布區(qū)間。6)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和理論分析,對(duì)空腔型溶洞、填充型溶洞、富水破碎帶和風(fēng)化灰?guī)r等不良地質(zhì)體在不同含水率下的波形特征進(jìn)行綜合量化分析,提出了與不良地質(zhì)體相對(duì)應(yīng)的波形特征與判讀標(biāo)準(zhǔn)。7)依據(jù)圖像與信號(hào)處理相關(guān)理論,采用Contourlet變換和K-MEANS++算法,從電磁反射能量分布、反射振幅與頻率特征對(duì)應(yīng)的顏色特征向量出發(fā),對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的原始剖面特征進(jìn)行提取分析,給出了基于圖像與信號(hào)特征的解譯判讀標(biāo)準(zhǔn)。8)采用FLAC3D軟件,對(duì)不良地質(zhì)體的施工安全距離進(jìn)行了數(shù)值分析,得到了溶洞和破碎帶在不同支護(hù)條件下的安全距離;基于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè),對(duì)溶洞和破碎帶分布規(guī)模的判斷方法進(jìn)行研究,提出了基于地質(zhì)調(diào)查和波形特征的分布規(guī)模預(yù)估方法;根據(jù)止水巖柱破壞理論和圍巖松動(dòng)圈探測(cè),分別建立了涌水量和塌方規(guī)模的估算模型并推導(dǎo)了其估算公式,工業(yè)的快速發(fā)展,電磁輻射問(wèn)題日益嚴(yán)峻。電磁輻射不僅會(huì)對(duì)周?chē)娮釉O(shè)備產(chǎn)生干擾還會(huì)對(duì)人類(lèi)以及其它生命組織的健康造成的威脅。在軍事領(lǐng)域,軍事目標(biāo)的雷達(dá)隱身在保證自身武器裝備安全的前提下可以實(shí)現(xiàn)對(duì)敵方目標(biāo)的快速擊。電磁波吸收材料,通過(guò)將電磁能量轉(zhuǎn)化為熱能以及其它形式的能量,實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的衰減與吸收,可以在很大程度上解決電磁污染以及雷達(dá)隱身問(wèn)題。因此,基于國(guó)防與電磁污染防護(hù)的需求,開(kāi)發(fā)具有較寬的吸波頻帶、較大的吸收強(qiáng)度、輕薄的高性能吸波材料已經(jīng)迫在眉睫。電磁波吸收材料主要包括兩個(gè)重要的組成部分,即吸波劑材料與基體材料。吸波劑為材料提供電磁損耗能力,基體主要起到粘結(jié)的作用。碳材料由于具有較低的密度、優(yōu)異的力學(xué)與電學(xué)性能和杰出的熱穩(wěn)定性能等方面的優(yōu)點(diǎn),在吸波材料領(lǐng)域具有巨大的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)傳輸線理論,電磁波在吸波材料中的損耗一般主要通過(guò)兩種形式,即介電損耗與磁損耗。但是,對(duì)于單一的介電損耗或者磁損耗材料而言,由于難以實(shí)現(xiàn)較好的電磁匹配,其吸波性能往往較差。所以,單一組分的碳材料吸波性能往往難以滿足“寬頻吸收（寬）、輕質(zhì)（輕）、薄厚度（薄）、強(qiáng)損耗（強(qiáng)）”的要求,也限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。而將碳材料與磁性損耗組分結(jié)合起來(lái),一方面可以改善材料的電磁匹配性能,另一方面還可以為材料帶來(lái)磁損耗特性從而增強(qiáng)材料對(duì)電磁波的損耗能力。聚芳醚酮特殊的全芳香結(jié)構(gòu),賦予其優(yōu)異的力學(xué)性能、機(jī)械性能、熱學(xué)性能和耐溶劑性能,在航空航天以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著較為廣泛地應(yīng)用。由于其杰出的性能,在吸波材料領(lǐng)域,聚芳醚酮作為基體使用同樣具有的優(yōu)勢(shì)。

10313912021年SICK*年選秉銘編碼器ARS60-AAA00360聚芳醚酮在常見(jiàn)的溶劑中溶解性能較差,所以往往很難通過(guò)溶液共混的方式制備聚芳醚酮基復(fù)合材料。本論文從組成與形貌設(shè)計(jì)的角度出發(fā),先后設(shè)計(jì)制備了三種碳基吸波劑材料,以獲得“寬、輕、薄、強(qiáng)”的吸收特性。進(jìn)一步選用具有優(yōu)異吸波性能的吸波劑與可溶性可交聯(lián)型聚芳醚酮通過(guò)溶液共混的方式進(jìn)行復(fù)合,制備了聚芳醚酮基復(fù)合吸波材料,并對(duì)材料的結(jié)構(gòu)以及性能進(jìn)行了研究。首先,第三章中利用層層包覆法,在碳纖維的外層先后修飾了Co0.2Fe2.8O4納米粒子層和導(dǎo)電聚苯胺層,得到碳纖維基層層包覆吸波劑(CF/Co0.2Fe2.8O4/PANI),結(jié)構(gòu)與形貌表征證明了制備的材料具有符合預(yù)期的組成與形貌。在復(fù)合吸波劑中,Co0.2Fe2.8O4納米粒子為材料帶來(lái)磁損耗的能力,而PANI層在防止Co0.2Fe2.8O4納米粒子被氧化的同時(shí)還可以增強(qiáng)材料的介電損耗能力。隨著包覆層數(shù)的增加,引入較多界面的同時(shí)還可以進(jìn)一步增加電磁波與吸波劑之間的相互作用,有利于入射的電磁波被快速損耗。同時(shí),層層包覆還使材料的電磁匹配特性以及電磁損耗能力獲得了改善,繼續(xù)從組成與形貌設(shè)計(jì)的角度對(duì)吸波劑進(jìn)行優(yōu)化以進(jìn)一步拓展吸收頻帶的寬度。利用預(yù)修飾和后修飾的方法,設(shè)計(jì)合成了兩種稻殼基多孔碳/軟磁性粒子復(fù)合吸波劑（RHPC/Fe、RHPC/Co）。多孔結(jié)構(gòu)在減質(zhì)的同時(shí)還可以通過(guò)多重反射和散射增強(qiáng)電磁波與材料之間的相互作用,有利于電磁波的快速損耗;軟磁性粒子具有比超順磁納米粒子更強(qiáng)的磁損耗能力,可以為材料提供較強(qiáng)的磁損耗特性,并且介電損耗組分與磁損耗組分之間的協(xié)同效應(yīng)也有利于入射的電磁波被快速損耗。此外,材料還具有相對(duì)較好的電磁匹配特性,保證了電磁波可以較好地進(jìn)入吸波材料內(nèi)部。因此,RHPC/Fe和RHPC/Co均表現(xiàn)出了的吸波性能。RHPC/Fe在厚度為1.4 mm時(shí)對(duì)電磁波的大損耗達(dá)到-21.8 d B,吸收頻帶寬度達(dá)到5.6 GHz,表現(xiàn)出了寬頻吸收的特性;RHPC/Co在厚度為1.8 mm時(shí),對(duì)電磁波的大損耗達(dá)到了-40.1 d B,吸波頻帶的寬度為2.7 GHz,具有強(qiáng)吸收的特性,二者在高性能吸波劑領(lǐng)域具有較大的優(yōu)勢(shì)。雖然RHPC/Fe和RHPC/Co能夠在較小的厚度內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的快速損耗,但是RHPC/Fe的吸收強(qiáng)度相對(duì)較小,而RHPC/Co的吸波頻帶相對(duì)較窄,仍然難以滿足吸波劑的全部要求。因此,第五章基于第四章的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),仍然進(jìn)一步地優(yōu)化材料的形貌與組成,以期獲得具有“寬、輕、薄、強(qiáng)”吸收特性的吸波劑材料。通過(guò)原位合成法,利用液致相分離-高溫?zé)峤夥?制備了具有類(lèi)蠕蟲(chóng)孔洞結(jié)構(gòu)的多孔碳/鐵磁性納米粒子復(fù)合吸波劑.

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