10313912021年SICK*年選秉銘編碼器ARS60-AAA00360基于現場地質調查和地質雷達超前探測的結果,劃分出了依托工程中存在的三種不良地質體類型,即空腔型溶洞、填充型溶洞和破碎帶。2)通過理論分析和現場實測,從電磁損耗和色散出發對地質雷達的探測適用性進行分析研究,提出了適用于地質雷達探測時的圍巖含水率取值分布范圍。3)根據地質雷達的探測原理,對邊墻位置不良地質體和掌子面范圍內小目標等不良地質體的現場探測方法進行研究,制訂了巖溶地區地質雷達探測原則,給出了具體的測線測點布置型式和探測參數取值。4)在圍巖含水率實測數據對比的基礎上,采用回歸分析的方法,對利用地質雷達進行破碎帶圍巖含水率預測時TOPP公式中的參數進行了修正,并確定了其取值范圍。5)基于實測數據反射振幅和回波頻率分布區間的統計分析結果,對回波反射的強弱和回波頻率的高低進行界定,給出了其分布區間。6)根據實測數據和理論分析,對空腔型溶洞、填充型溶洞、富水破碎帶和風化灰巖等不良地質體在不同含水率下的波形特征進行綜合量化分析,提出了與不良地質體相對應的波形特征與判讀標準。7)依據圖像與信號處理相關理論,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應的顏色特征向量出發,對地質雷達的原始剖面特征進行提取分析,給出了基于圖像與信號特征的解譯判讀標準。8)采用FLAC3D軟件,對不良地質體的施工安全距離進行了數值分析,得到了溶洞和破碎帶在不同支護條件下的安全距離;基于現場地質調查和地質雷達超前探測,對溶洞和破碎帶分布規模的判斷方法進行研究,提出了基于地質調查和波形特征的分布規模預估方法;根據止水巖柱破壞理論和圍巖松動圈探測,分別建立了涌水量和塌方規模的估算模型并推導了其估算公式,工業的快速發展,電磁輻射問題日益嚴峻。電磁輻射不僅會對周圍電子設備產生干擾還會對人類以及其它生命組織的健康造成的威脅。在軍事領域,軍事目標的雷達隱身在保證自身武器裝備安全的前提下可以實現對敵方目標的快速擊。電磁波吸收材料,通過將電磁能量轉化為熱能以及其它形式的能量,實現對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隱身問題。因此,基于國防與電磁污染防護的需求,開發具有較寬的吸波頻帶、較大的吸收強度、輕薄的高性能吸波材料已經迫在眉睫。電磁波吸收材料主要包括兩個重要的組成部分,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,基體主要起到粘結的作用。碳材料由于具有較低的密度、優異的力學與電學性能和杰出的熱穩定性能等方面的優點,在吸波材料領域具有巨大的優勢。根據傳輸線理論,電磁波在吸波材料中的損耗一般主要通過兩種形式,即介電損耗與磁損耗。但是,對于單一的介電損耗或者磁損耗材料而言,由于難以實現較好的電磁匹配,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（輕）、薄厚度（薄）、強損耗（強）”的要求,也限制了其進一步的應用。而將碳材料與磁性損耗組分結合起來,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磁損耗特性從而增強材料對電磁波的損耗能力。聚芳醚酮特殊的全芳香結構,賦予其優異的力學性能、機械性能、熱學性能和耐溶劑性能,在航空航天以及國民經濟領域有著較為廣泛地應用。由于其杰出的性能,在吸波材料領域,聚芳醚酮作為基體使用同樣具有的優勢。

10313912021年SICK*年選秉銘編碼器ARS60-AAA00360聚芳醚酮在常見的溶劑中溶解性能較差,所以往往很難通過溶液共混的方式制備聚芳醚酮基復合材料。本論文從組成與形貌設計的角度出發,先后設計制備了三種碳基吸波劑材料,以獲得“寬、輕、薄、強”的吸收特性。進一步選用具有優異吸波性能的吸波劑與可溶性可交聯型聚芳醚酮通過溶液共混的方式進行復合,制備了聚芳醚酮基復合吸波材料,并對材料的結構以及性能進行了研究。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納米粒子層和導電聚苯胺層,得到碳纖維基層層包覆吸波劑(CF/Co0.2Fe2.8O4/PANI),結構與形貌表征證明了制備的材料具有符合預期的組成與形貌。在復合吸波劑中,Co0.2Fe2.8O4納米粒子為材料帶來磁損耗的能力,而PANI層在防止Co0.2Fe2.8O4納米粒子被氧化的同時還可以增強材料的介電損耗能力。隨著包覆層數的增加,引入較多界面的同時還可以進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,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,繼續從組成與形貌設計的角度對吸波劑進行優化以進一步拓展吸收頻帶的寬度。利用預修飾和后修飾的方法,設計合成了兩種稻殼基多孔碳/軟磁性粒子復合吸波劑（RHPC/Fe、RHPC/Co）。多孔結構在減質的同時還可以通過多重反射和散射增強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的磁損耗能力,可以為材料提供較強的磁損耗特性,并且介電損耗組分與磁損耗組分之間的協同效應也有利于入射的電磁波被快速損耗。此外,材料還具有相對較好的電磁匹配特性,保證了電磁波可以較好地進入吸波材料內部。因此,RHPC/Fe和RHPC/Co均表現出了的吸波性能。RHPC/Fe在厚度為1.4 mm時對電磁波的大損耗達到-21.8 d B,吸收頻帶寬度達到5.6 GHz,表現出了寬頻吸收的特性;RHPC/Co在厚度為1.8 mm時,對電磁波的大損耗達到了-40.1 d B,吸波頻帶的寬度為2.7 GHz,具有強吸收的特性,二者在高性能吸波劑領域具有較大的優勢。雖然RHPC/Fe和RHPC/Co能夠在較小的厚度內實現對電磁波的快速損耗,但是RHPC/Fe的吸收強度相對較小,而RHPC/Co的吸波頻帶相對較窄,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計經驗,仍然進一步地優化材料的形貌與組成,以期獲得具有“寬、輕、薄、強”吸收特性的吸波劑材料。通過原位合成法,利用液致相分離-高溫熱解法,制備了具有類蠕蟲孔洞結構的多孔碳/鐵磁性納米粒子復合吸波劑.

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