● 摘要
高性能电磁吸波材料的关键是吸波微粒，形体对微粒的电磁性能有重要影响。由于制备手段的限制，现有吸波微粒形体单一，已成为制约其性能进一步提高的瓶颈。吸波微粒生物约束成形方法的提出，将丰富的生物资源引入电磁吸波领域，突破了传统的物理、化学形式的电磁吸波微粒制备难题，为电磁吸波微粒的制备提供了新路径。这不仅对推动隐身、电磁屏蔽、电磁兼容等技术的发展，还是对促进制造技术本身的进步，都具有深远的理论意义和重要的应用价值。本文在已有电磁吸波微粒化学镀、溶胶-凝胶生物约束成形基础上，进一步研究偶联化学镀、电镀等方法，将生物约束成形技术覆盖范围扩展至全生物领域，实现了不含非金属相的铁磁性金属及合金材质对生物微粒的镀覆，并对生物型电磁吸波微粒等效电磁参数进行了系统的理论和实验研究。从现有电磁吸波微粒等效电磁参数理论出发，利用双层复合颗粒模型，推导出了考虑形状和尺度影响的含双层复合颗粒的混合媒质等效电磁参数理论公式。在此基础上，研究并发现了生物型吸波微粒空间属性对等效电磁参数的影响规律：①混合媒质等效电磁参数随有效材质体积添加比提高而增大；②对于内核为非磁性材质的不同形状的双层复合颗粒，混合媒质的电磁性能杆状的好于球状的，片状的又好于杆状的；③复合颗粒的空心、多孔和刺突等亚结构有利于混合媒质电磁性能的提高；④通过改变复合颗粒镀层厚度、尺度大小可以对混合媒质的电磁性能进行调节。针对以往化学镀工艺无法实现对无机生物微粒包覆的问题，以硅藻土为切入点，研究无机生物微粒的偶联化学镀工艺。利用偶联处理技术实现了硅藻土的化学镀金属化，进而确立了无机生物偶联化学镀金属化工艺，并研究揭示了偶联化学镀的机理。针对以往约束成形技术无法包覆纯金属相铁磁性金属及合金材质的问题，分别以螺旋藻、硅藻土为有机、无机生物的代表，首次提出并实现了生物微粒的电镀金属化，实现了二元、三元纯金属相铁磁性金属合金在生物微粒表面的包覆。研究了生物微粒电镀过程中镀液成分及电镀工艺条件等对镀层的影响规律，并对生物微粒电镀磁性金属化的机理进行了探索。对生物型电磁吸波微粒有效材质体积添加比、镀层厚度、形状及尺度等空间属性对混合媒质等效电磁参数的影响规律进行了实验研究，实验与理论结果一致。最后，结合电磁波吸收技术的发展趋势和生物约束成形技术的特点，对生物型电磁吸波微粒今后的研究方向进行了全面分析与展望。