行业新知 | 《Additive Manufacturing》大尺寸碳化硅蜂窝结构用于超宽带和高温电磁波吸收
发布时间：
2024-06-18 09:56
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近日，北京理工大学Yixing Huang带领的团队在《Additive Manufacturing》发表了题为Material extrusion 3D printing of large-scale SiC honeycomb metastructure for ultra-broadband and high temperature electromagnetic wave absorption的研究，制备一种用于2～40 GHz电磁波吸收的大尺寸碳化硅蜂窝超结构，并研究高温下保持优异的电磁波吸收性能。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860424002045
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研究内容
电磁波吸波材料已广泛应用于各种设备中以减少电磁波带来的干扰，但现有材料在高温下吸收带宽较窄。本文利用直写3D打印技术，制备了陶瓷碳化硅（sic）大尺寸蜂窝超结构，以解决这一问题。
实验研究了 SiC 蜂窝状超结构在不同入射角和极化下从室温 (RT) 到 1600 °C 的电磁波吸收特性。本工作有望为利用直写3D打印 SiC 超结构进行高温电磁波吸收提供一种通用策略。
△图1，（a） SiC浆料在不同剪切速率下的粘度和（b）剪切应力。（c） SiC生坯和烧结体的XRD图谱。（d）SiC绿色和（e） 烧结体。（f） 烧结SiC体的实介电常数和（g）虚介电常数。（h） SiC体RL的3D呈现。
△图2，（a） 优化的SiC蜂窝元结构。（b） 在2.8、6和8.6GHz的吸收峰值频率点处，具有优化设计尺寸的SiC蜂窝元结构的电场、磁场和功率损耗分布。
△图3，（a） 拱法测试系统。（b） 用于高温反射率测量的SiC蜂窝元结构。（c） SiC蜂窝元结构在室温下法向入射下的横向电（TE）极化和横向磁（TM）极化的模拟反射率和测量反射率的比较。在RT条件下，在2–40 GHz的频率范围内，（d）TE和（e）TM极化中，SiC蜂窝元结构从0°到60°的实验斜入射反射率。（f）SiC陶瓷结构电磁波吸收器的10 dB EAB比较。
△图4，TE中SiC蜂窝元结构在不同入射角（a）0°、（b）15°、（c）30°、（d）45°和（e）60°下的实验RL。从RT到1000°c的RL是原位测量，而从1200°c到1600°c的是非原位测量。（f） 计算了不同温度和入射角下TE偏振的EAB。
△图5，TM中SiC蜂窝元结构在不同入射角（a）0°、（b）15°、（c）30°、（d）45°和（e）60°下的实验RL。从RT到1000°c的RL是原位测量，而从1200°c到1600°c的是非原位测量。（f） 对不同温度和入射角下的EAB进行了计数。
△图6，SiC蜂窝元结构宽带微波吸收性能的说明。
研究结论
本研究通过直写3D打印SiC陶瓷蜂窝超结构设计，实现了大规模宽带电磁波吸收器。优化后的结构在4.85至39.49 GHz范围内表现出优异的吸收性能，并能在1000°C和1600°C高温下保持稳定。该吸收器在30°至60°入射角范围内，无论TE或TM极化，均实现了超过30 GHz的-10 dB宽带吸收。
△上图为我司自主研发的ADT-3D-ZP-Printer-Pro-288-75设备打印的碳化硅G面体，为老师们做材料和结构研究验证提供更高效的方法。
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