夹层结构Cf-Si3N4复合材料微波介电响应机理研究

摘要： 以短切炭纤维、氮化硅为原料, 采用凝胶注模工艺, 在1600℃、N2气氛下无压烧结制备了夹层结构Cf-Si3N4复合材料。采用网络矢量分析仪测试了夹层结构Cf-Si3N4复合材料在X波段的介电响应行为, 并通过理论建模深入分析了该复合材料的微波介电响应机理。结果表明: 短切炭纤维呈二维分布的夹层结构, Cf-Si3N4复合材料介电常数随着炭纤维面密度增加存在“阈值”现象。通过修正Debye模型, 提出了夹层结构Cf-Si3N4复合材料在炭纤维形成导通网络后的介电响应理论模型, 揭示了夹层结构Cf-Si3N4复合材料介电损耗频散特性的机理。研究结果还表明, 在短切炭纤维刚刚形成导通网络时, 复合材料的弛豫时间存在较大分散性, 介电常数可采用多弛豫时间函数分段描述法。随着炭纤维面密度逐步增加, 弛豫时间的分散性减小, 分段弛豫时间函数演化成单一弛豫时间理论模型。