Al、CdS粒子的制備及雷達(dá)波吸收性能分析

張瑞剛　蘇青林

摘 要：采用超聲法在鋁片表面生成CdS粒子，成功制備了Al/CdS復(fù)合粒子。采用X射線衍射儀（XRD）對復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，同時(shí)，測定了復(fù)合粒子的雷達(dá)波吸收率。研究結(jié)果表明，CdS包覆后的鋁粉有較好的雷達(dá)波吸收能力，吸收峰值為-9.9 dB，出現(xiàn)在2～18 GHz波段。

關(guān)鍵詞：Al/CdS；雷達(dá)波；吸收性能；紅外發(fā)射率

中圖分類號(hào)：TB334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0123-02

金屬鋁粉有紅外發(fā)射率低、價(jià)廉、易得等特點(diǎn)，但是，金屬鋁粉易氧化，會(huì)嚴(yán)重影響其紅外隱身效果。由于微米級鋁粉價(jià)廉、易得、紅外性能優(yōu)越，所以，它一直是紅外隱身金屬填料的首選材料。但是，金屬粉末的高反射性對雷達(dá)、激光和可見光有“顯形”作用。CdS粒子作為一種半導(dǎo)體材料，對可見光和雷達(dá)波波段有較好的吸收效果，并且在紅外波段有紅外透明特點(diǎn)。選擇在鋁片表面包覆一層紅外透明半導(dǎo)體材料CdS制備出的Al/CdS復(fù)合功能粒子，可以防止鋁粉裸露在空氣中被進(jìn)一步氧化，且氧化后鋁粉的紅外發(fā)射率在0.85以上，但卻嚴(yán)重影響了鋁粉的紅外發(fā)射率性能。此外，Al/CdS復(fù)合粒子有可能復(fù)合包覆層CdS粒子的雷達(dá)波吸收性能，從而使Al/CdS粒子具有紅外和雷達(dá)的雙重性能，對紅外和雷達(dá)性能的復(fù)合具有重要意義。

本文通過超聲法的高溫、高壓作用，在鋁粉表面生成一層CdS薄膜，制備出Al/CdS功能粒子，并在分析復(fù)合粒子紅外發(fā)射率性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析Al/CdS功能粒子的雷達(dá)波吸收性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

鋁粉（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫代乙酰胺（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠；醋酸鋅（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 粉體制備

1 g鋁粉、1 mL一定濃度的SDBS溶液，在超聲的作用下分散在 100 mL的水中；添加 2.75 g醋酸鉻（Cd（Ac）2·2H2O），超聲 20 min，使其完全溶解；添加 1 g 硫代乙酰胺（TAA）后繼續(xù)超聲，4 h 后反應(yīng)結(jié)束；用去離子水洗滌多次，真空干燥12 h后完成粉體的制備。將制備好的粉體與稀釋后的環(huán)氧樹脂均勻混合后噴涂到300 mm×300 mm的鋁板上，厚度為5 mm，用于雷達(dá)波吸收性能測試。

1.3 粉體表征

物相分析和純度測定用X射線衍射儀（D/Max rB 型）進(jìn)行分析。采用S302遠(yuǎn)紅外發(fā)射率測試儀，在恒溫 34.0℃的條件下，測試 Al（Al/CdS）在 5～14 ?m 遠(yuǎn)紅外波段范圍內(nèi)的發(fā)射率。采用AV3629型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，在室溫環(huán)境下，用弓形測試法測試Al/CdS試樣的雷達(dá)波吸收性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 Al/CdS復(fù)合粒子的XRD性能表征

在圖1中，粉體的XRD譜圖顯示2θ衍射角位于24.8°、26.5°和28.44°處，分別對應(yīng)于CdS的（110）、（002）和（101）晶面。2θ衍射角位于38.35°、44.9°、65.25°和78.2°處，分別對應(yīng)Al面心立方結(jié)構(gòu)的（111）、（200）、（220）和（311）晶面。這說明，粉體中包含CdS粒子組分。

2.2 Al/CdS粒子的SEM圖分析

通過掃描電子顯微鏡（SEM）測試，觀察CdS包覆前后鋁粉的形貌，原鋁粉和CdS包覆后鋁粉的SEM圖如圖2所示。從圖2高倍SEM圖中可以看出，純鋁粉表面比較光滑，圖3中CdS包覆后的鋁粉表面明顯比圖2中純鋁粉表面粗糙，有明顯的包覆層存在。結(jié)合粉體的XRD測試結(jié)果表明，在鋁粉表面的確有CdS包覆層存在，并且包覆后粒子分散性較好。

從圖4中Al/CdS的雷達(dá)波吸收率測試結(jié)果中可以看出，在2～18 GHz波段范圍內(nèi)的最強(qiáng)吸收峰為-9.9 dB，具有一定的雷達(dá)波吸收能力。結(jié)合文獻(xiàn)中提到的Al/CdS復(fù)合粒子的紅外低發(fā)射率可知，Al/CdS粒子復(fù)合了鋁粉紅外低發(fā)射率和Cd半導(dǎo)體雷達(dá)波高吸收率的性能。

3 結(jié)論

利用超聲法在高溫、高壓的作用下，在鋁粉表面成功包覆了CdS層。XRD測試結(jié)果表明，制備的樣品中有明顯的CdS峰出現(xiàn)，樣品中含有CdS粒子。紅外發(fā)射率測試結(jié)果表明，包覆前，鋁片的紅外發(fā)射率為0.786，包覆后，Al/CdS粒子的紅外發(fā)射率為0.58，紅外發(fā)射率性能得到了明顯的改善，降低了近0.2.這說明，CdS包覆層使鋁粉有很好的抗氧化效果。雷達(dá)波性能測試表明，在2～18 GHz波段范圍內(nèi)的最強(qiáng)吸收峰為-9.9 dB，具有一定的雷達(dá)波吸收能力。上述結(jié)果表明，Al/CdS粒子復(fù)合了鋁片和CdS粒子的性能，具有雷達(dá)紅外兼容隱身的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]王巖，馮玉潔，劉延坤.隱身技術(shù)與隱身材料研究進(jìn)展[J].化學(xué)工程，2006，132（9）：43-47.

[2]張帆，王建營，杜海燕.紅外偽裝涂料研究進(jìn)展[J].化學(xué)與粘合，2004（2）：87-91.

[3]蘇青林.微米Al/PS復(fù)合粒子的制備及紅外發(fā)射率性能分析[J].紅外技術(shù)，2010，32（10）：576-578.

[4]董延茂.納米CdS材料的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].功能材料與器件學(xué)報(bào)，2006，12（2）：164-169.

作者簡介：張瑞剛（1984—），男，工程師，主要從事電磁防護(hù)技術(shù)方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Abstract： CdS particles generated by ultrasonic method in the aluminum surface， successfully prepared Al/CdS composite particles. X-ray diffraction（XRD）on the structure of the composite particles was characterized simultaneously measured radar absorption rate of the composite particles. The results show that after coating aluminum CdS radar has a good absorption capacity， the absorption peak at -9.9 dB， appeared in 2 ～ 18 GHz band.

Key words： Al/CdS； radar； absorption； infrared emissivityendprint

摘 要：采用超聲法在鋁片表面生成CdS粒子，成功制備了Al/CdS復(fù)合粒子。采用X射線衍射儀（XRD）對復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，同時(shí)，測定了復(fù)合粒子的雷達(dá)波吸收率。研究結(jié)果表明，CdS包覆后的鋁粉有較好的雷達(dá)波吸收能力，吸收峰值為-9.9 dB，出現(xiàn)在2～18 GHz波段。

關(guān)鍵詞：Al/CdS；雷達(dá)波；吸收性能；紅外發(fā)射率

中圖分類號(hào)：TB334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0123-02

金屬鋁粉有紅外發(fā)射率低、價(jià)廉、易得等特點(diǎn)，但是，金屬鋁粉易氧化，會(huì)嚴(yán)重影響其紅外隱身效果。由于微米級鋁粉價(jià)廉、易得、紅外性能優(yōu)越，所以，它一直是紅外隱身金屬填料的首選材料。但是，金屬粉末的高反射性對雷達(dá)、激光和可見光有“顯形”作用。CdS粒子作為一種半導(dǎo)體材料，對可見光和雷達(dá)波波段有較好的吸收效果，并且在紅外波段有紅外透明特點(diǎn)。選擇在鋁片表面包覆一層紅外透明半導(dǎo)體材料CdS制備出的Al/CdS復(fù)合功能粒子，可以防止鋁粉裸露在空氣中被進(jìn)一步氧化，且氧化后鋁粉的紅外發(fā)射率在0.85以上，但卻嚴(yán)重影響了鋁粉的紅外發(fā)射率性能。此外，Al/CdS復(fù)合粒子有可能復(fù)合包覆層CdS粒子的雷達(dá)波吸收性能，從而使Al/CdS粒子具有紅外和雷達(dá)的雙重性能，對紅外和雷達(dá)性能的復(fù)合具有重要意義。

本文通過超聲法的高溫、高壓作用，在鋁粉表面生成一層CdS薄膜，制備出Al/CdS功能粒子，并在分析復(fù)合粒子紅外發(fā)射率性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析Al/CdS功能粒子的雷達(dá)波吸收性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

鋁粉（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫代乙酰胺（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠；醋酸鋅（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 粉體制備

1 g鋁粉、1 mL一定濃度的SDBS溶液，在超聲的作用下分散在 100 mL的水中；添加 2.75 g醋酸鉻（Cd（Ac）2·2H2O），超聲 20 min，使其完全溶解；添加 1 g 硫代乙酰胺（TAA）后繼續(xù)超聲，4 h 后反應(yīng)結(jié)束；用去離子水洗滌多次，真空干燥12 h后完成粉體的制備。將制備好的粉體與稀釋后的環(huán)氧樹脂均勻混合后噴涂到300 mm×300 mm的鋁板上，厚度為5 mm，用于雷達(dá)波吸收性能測試。

1.3 粉體表征

物相分析和純度測定用X射線衍射儀（D/Max rB 型）進(jìn)行分析。采用S302遠(yuǎn)紅外發(fā)射率測試儀，在恒溫 34.0℃的條件下，測試 Al（Al/CdS）在 5～14 ?m 遠(yuǎn)紅外波段范圍內(nèi)的發(fā)射率。采用AV3629型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，在室溫環(huán)境下，用弓形測試法測試Al/CdS試樣的雷達(dá)波吸收性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 Al/CdS復(fù)合粒子的XRD性能表征

在圖1中，粉體的XRD譜圖顯示2θ衍射角位于24.8°、26.5°和28.44°處，分別對應(yīng)于CdS的（110）、（002）和（101）晶面。2θ衍射角位于38.35°、44.9°、65.25°和78.2°處，分別對應(yīng)Al面心立方結(jié)構(gòu)的（111）、（200）、（220）和（311）晶面。這說明，粉體中包含CdS粒子組分。

2.2 Al/CdS粒子的SEM圖分析

通過掃描電子顯微鏡（SEM）測試，觀察CdS包覆前后鋁粉的形貌，原鋁粉和CdS包覆后鋁粉的SEM圖如圖2所示。從圖2高倍SEM圖中可以看出，純鋁粉表面比較光滑，圖3中CdS包覆后的鋁粉表面明顯比圖2中純鋁粉表面粗糙，有明顯的包覆層存在。結(jié)合粉體的XRD測試結(jié)果表明，在鋁粉表面的確有CdS包覆層存在，并且包覆后粒子分散性較好。

從圖4中Al/CdS的雷達(dá)波吸收率測試結(jié)果中可以看出，在2～18 GHz波段范圍內(nèi)的最強(qiáng)吸收峰為-9.9 dB，具有一定的雷達(dá)波吸收能力。結(jié)合文獻(xiàn)中提到的Al/CdS復(fù)合粒子的紅外低發(fā)射率可知，Al/CdS粒子復(fù)合了鋁粉紅外低發(fā)射率和Cd半導(dǎo)體雷達(dá)波高吸收率的性能。

3 結(jié)論

利用超聲法在高溫、高壓的作用下，在鋁粉表面成功包覆了CdS層。XRD測試結(jié)果表明，制備的樣品中有明顯的CdS峰出現(xiàn)，樣品中含有CdS粒子。紅外發(fā)射率測試結(jié)果表明，包覆前，鋁片的紅外發(fā)射率為0.786，包覆后，Al/CdS粒子的紅外發(fā)射率為0.58，紅外發(fā)射率性能得到了明顯的改善，降低了近0.2.這說明，CdS包覆層使鋁粉有很好的抗氧化效果。雷達(dá)波性能測試表明，在2～18 GHz波段范圍內(nèi)的最強(qiáng)吸收峰為-9.9 dB，具有一定的雷達(dá)波吸收能力。上述結(jié)果表明，Al/CdS粒子復(fù)合了鋁片和CdS粒子的性能，具有雷達(dá)紅外兼容隱身的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]王巖，馮玉潔，劉延坤.隱身技術(shù)與隱身材料研究進(jìn)展[J].化學(xué)工程，2006，132（9）：43-47.

[2]張帆，王建營，杜海燕.紅外偽裝涂料研究進(jìn)展[J].化學(xué)與粘合，2004（2）：87-91.

[3]蘇青林.微米Al/PS復(fù)合粒子的制備及紅外發(fā)射率性能分析[J].紅外技術(shù)，2010，32（10）：576-578.

[4]董延茂.納米CdS材料的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].功能材料與器件學(xué)報(bào)，2006，12（2）：164-169.

作者簡介：張瑞剛（1984—），男，工程師，主要從事電磁防護(hù)技術(shù)方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Abstract： CdS particles generated by ultrasonic method in the aluminum surface， successfully prepared Al/CdS composite particles. X-ray diffraction（XRD）on the structure of the composite particles was characterized simultaneously measured radar absorption rate of the composite particles. The results show that after coating aluminum CdS radar has a good absorption capacity， the absorption peak at -9.9 dB， appeared in 2 ～ 18 GHz band.

Key words： Al/CdS； radar； absorption； infrared emissivityendprint

摘 要：采用超聲法在鋁片表面生成CdS粒子，成功制備了Al/CdS復(fù)合粒子。采用X射線衍射儀（XRD）對復(fù)合粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，同時(shí)，測定了復(fù)合粒子的雷達(dá)波吸收率。研究結(jié)果表明，CdS包覆后的鋁粉有較好的雷達(dá)波吸收能力，吸收峰值為-9.9 dB，出現(xiàn)在2～18 GHz波段。

關(guān)鍵詞：Al/CdS；雷達(dá)波；吸收性能；紅外發(fā)射率

中圖分類號(hào)：TB334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0123-02

金屬鋁粉有紅外發(fā)射率低、價(jià)廉、易得等特點(diǎn)，但是，金屬鋁粉易氧化，會(huì)嚴(yán)重影響其紅外隱身效果。由于微米級鋁粉價(jià)廉、易得、紅外性能優(yōu)越，所以，它一直是紅外隱身金屬填料的首選材料。但是，金屬粉末的高反射性對雷達(dá)、激光和可見光有“顯形”作用。CdS粒子作為一種半導(dǎo)體材料，對可見光和雷達(dá)波波段有較好的吸收效果，并且在紅外波段有紅外透明特點(diǎn)。選擇在鋁片表面包覆一層紅外透明半導(dǎo)體材料CdS制備出的Al/CdS復(fù)合功能粒子，可以防止鋁粉裸露在空氣中被進(jìn)一步氧化，且氧化后鋁粉的紅外發(fā)射率在0.85以上，但卻嚴(yán)重影響了鋁粉的紅外發(fā)射率性能。此外，Al/CdS復(fù)合粒子有可能復(fù)合包覆層CdS粒子的雷達(dá)波吸收性能，從而使Al/CdS粒子具有紅外和雷達(dá)的雙重性能，對紅外和雷達(dá)性能的復(fù)合具有重要意義。

本文通過超聲法的高溫、高壓作用，在鋁粉表面生成一層CdS薄膜，制備出Al/CdS功能粒子，并在分析復(fù)合粒子紅外發(fā)射率性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析Al/CdS功能粒子的雷達(dá)波吸收性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

鋁粉（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；硫代乙酰胺（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠；醋酸鋅（分析純），天津市大茂化學(xué)試劑廠。

1.2 粉體制備

1 g鋁粉、1 mL一定濃度的SDBS溶液，在超聲的作用下分散在 100 mL的水中；添加 2.75 g醋酸鉻（Cd（Ac）2·2H2O），超聲 20 min，使其完全溶解；添加 1 g 硫代乙酰胺（TAA）后繼續(xù)超聲，4 h 后反應(yīng)結(jié)束；用去離子水洗滌多次，真空干燥12 h后完成粉體的制備。將制備好的粉體與稀釋后的環(huán)氧樹脂均勻混合后噴涂到300 mm×300 mm的鋁板上，厚度為5 mm，用于雷達(dá)波吸收性能測試。

1.3 粉體表征

物相分析和純度測定用X射線衍射儀（D/Max rB 型）進(jìn)行分析。采用S302遠(yuǎn)紅外發(fā)射率測試儀，在恒溫 34.0℃的條件下，測試 Al（Al/CdS）在 5～14 ?m 遠(yuǎn)紅外波段范圍內(nèi)的發(fā)射率。采用AV3629型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，在室溫環(huán)境下，用弓形測試法測試Al/CdS試樣的雷達(dá)波吸收性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 Al/CdS復(fù)合粒子的XRD性能表征

在圖1中，粉體的XRD譜圖顯示2θ衍射角位于24.8°、26.5°和28.44°處，分別對應(yīng)于CdS的（110）、（002）和（101）晶面。2θ衍射角位于38.35°、44.9°、65.25°和78.2°處，分別對應(yīng)Al面心立方結(jié)構(gòu)的（111）、（200）、（220）和（311）晶面。這說明，粉體中包含CdS粒子組分。

2.2 Al/CdS粒子的SEM圖分析

通過掃描電子顯微鏡（SEM）測試，觀察CdS包覆前后鋁粉的形貌，原鋁粉和CdS包覆后鋁粉的SEM圖如圖2所示。從圖2高倍SEM圖中可以看出，純鋁粉表面比較光滑，圖3中CdS包覆后的鋁粉表面明顯比圖2中純鋁粉表面粗糙，有明顯的包覆層存在。結(jié)合粉體的XRD測試結(jié)果表明，在鋁粉表面的確有CdS包覆層存在，并且包覆后粒子分散性較好。

從圖4中Al/CdS的雷達(dá)波吸收率測試結(jié)果中可以看出，在2～18 GHz波段范圍內(nèi)的最強(qiáng)吸收峰為-9.9 dB，具有一定的雷達(dá)波吸收能力。結(jié)合文獻(xiàn)中提到的Al/CdS復(fù)合粒子的紅外低發(fā)射率可知，Al/CdS粒子復(fù)合了鋁粉紅外低發(fā)射率和Cd半導(dǎo)體雷達(dá)波高吸收率的性能。

3 結(jié)論

利用超聲法在高溫、高壓的作用下，在鋁粉表面成功包覆了CdS層。XRD測試結(jié)果表明，制備的樣品中有明顯的CdS峰出現(xiàn)，樣品中含有CdS粒子。紅外發(fā)射率測試結(jié)果表明，包覆前，鋁片的紅外發(fā)射率為0.786，包覆后，Al/CdS粒子的紅外發(fā)射率為0.58，紅外發(fā)射率性能得到了明顯的改善，降低了近0.2.這說明，CdS包覆層使鋁粉有很好的抗氧化效果。雷達(dá)波性能測試表明，在2～18 GHz波段范圍內(nèi)的最強(qiáng)吸收峰為-9.9 dB，具有一定的雷達(dá)波吸收能力。上述結(jié)果表明，Al/CdS粒子復(fù)合了鋁片和CdS粒子的性能，具有雷達(dá)紅外兼容隱身的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]王巖，馮玉潔，劉延坤.隱身技術(shù)與隱身材料研究進(jìn)展[J].化學(xué)工程，2006，132（9）：43-47.

[2]張帆，王建營，杜海燕.紅外偽裝涂料研究進(jìn)展[J].化學(xué)與粘合，2004（2）：87-91.

[3]蘇青林.微米Al/PS復(fù)合粒子的制備及紅外發(fā)射率性能分析[J].紅外技術(shù)，2010，32（10）：576-578.

[4]董延茂.納米CdS材料的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].功能材料與器件學(xué)報(bào)，2006，12（2）：164-169.

作者簡介：張瑞剛（1984—），男，工程師，主要從事電磁防護(hù)技術(shù)方面的研究。

〔編輯：白潔〕

Abstract： CdS particles generated by ultrasonic method in the aluminum surface， successfully prepared Al/CdS composite particles. X-ray diffraction（XRD）on the structure of the composite particles was characterized simultaneously measured radar absorption rate of the composite particles. The results show that after coating aluminum CdS radar has a good absorption capacity， the absorption peak at -9.9 dB， appeared in 2 ～ 18 GHz band.

Key words： Al/CdS； radar； absorption； infrared emissivityendprint