[發(fā)明專利]一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310309110.1
• 申請(qǐng)日: 2013-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN103724037A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳照峰;汪洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太倉派歐技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/80
• 分類號(hào): C04B35/80;C04B35/14;C04B38/00;C04B35/624
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石英/石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，特別是涉及一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。

技術(shù)背景

近20年來，在精確制導(dǎo)飛行器的需求牽引下，精確制導(dǎo)技術(shù)得以迅速發(fā)展。為了提高精確制導(dǎo)飛行器的抗電磁干擾能力和制導(dǎo)精度，要求其電磁窗/罩材料在高溫下仍然具有良好的透波性能，即要求同時(shí)具備良好的耐高溫、耐燒蝕、耐沖擊、抗熱震及力學(xué)性能和介電性能。石英纖維增強(qiáng)石英基(SiO_2f/SiO₂)復(fù)合材料，具有耐高溫、介電常數(shù)和介電損耗較低等特點(diǎn)，多年一直是導(dǎo)彈天線罩的候選材料，并逐漸成為當(dāng)前透波天線罩材料研究的主流，是制備寬頻透波天線罩的優(yōu)選材料。然而，石英/石英復(fù)合材料也存在一些缺點(diǎn)，如致密度低、耐燒蝕性能差、強(qiáng)度偏低等。為了增加載荷及熱流沖擊能力，往往把石英/石英陶瓷基復(fù)合材料制備的很厚，這就反而使其透波性能下降。事實(shí)上，復(fù)合材料中基體和纖維的介電常數(shù)和介電損耗均遠(yuǎn)大于空氣的介電常數(shù)和介電損耗，在保證材料強(qiáng)度等相關(guān)性能的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高材料的孔隙率，材料能夠獲得較低的密度和更為優(yōu)異的介電性能。因此通過制備多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料，能夠顯著提高材料的透波性能。

文獻(xiàn)“專利申請(qǐng)?zhí)柺?01010602550.2的中國(guó)發(fā)明專利”公開了一種一種石英/石英-氮化硼高溫透波材料及其制備方法，該方法制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，成型和加工性能好。但是，該材料為了滿足所需的力學(xué)性能以及耐熱流沖擊的能力，往往制備的很厚，這必將以犧牲材料的透波性能為代價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有石英/石英復(fù)合材料透波性能不足的缺陷，提供了一種能夠在保證強(qiáng)度的情況下顯著提高石英/石英復(fù)合材料透波性能的方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：提供一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料，由石英纖維增強(qiáng)體、石英基體和孔道組成，其特征在于孔道均勻存在于石英/石英陶瓷基復(fù)合材料靠近內(nèi)表面的部分。所述的孔道為圓形，直徑為0.5～2mm，孔道層距離內(nèi)表面的距離為1～10mm。孔道占整體材料的體積比率為10～40％，其形狀可為直線形或彎曲形，孔道與孔道之間可平行分布或交叉分布。

本發(fā)明還公開了一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟：

(1)在石英纖維編織或疊層形成的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中預(yù)制純鐵絲在其中，純鐵絲均勻編織在石英增強(qiáng)結(jié)構(gòu)靠近內(nèi)表面處，距離內(nèi)表面的距離為1～10mm，純鐵絲的直徑為0.5～2mm；

(2)將(1)所制備的預(yù)制增強(qiáng)結(jié)構(gòu)通過溶膠凝膠的方法合成石英基復(fù)合材料；

(3)將所制備的復(fù)合材料浸漬于硝酸和硫酸的混合溶液中，保持一段時(shí)間；

(4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干；

(5)得到一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果：(1)通過腐蝕法腐蝕掉預(yù)先編織在石英纖維中的純鐵絲并不會(huì)對(duì)材料整體的力學(xué)性能有明顯的影響；(2)由于復(fù)合材料中基體和纖維的介電常數(shù)和介電損耗均遠(yuǎn)大于空氣的介電常數(shù)和介電損耗，故多孔的石英/石英陶瓷基復(fù)合材料能夠顯著提高材料的透波性能。

附圖說明

圖1是一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料的截面圖。

圖2是一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料的剖面俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定。

實(shí)施例

圖1是一種高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料的截面圖。其中[10]是石英纖維增強(qiáng)體和石英基體構(gòu)成的石英/石英復(fù)合材料層，[20]是孔道，其特征在孔道均勻存在于石英/石英陶瓷基復(fù)合材料靠近內(nèi)表面的部分。孔道為圓形，直徑為1mm，孔道層距離內(nèi)表面的距離為5mm。孔道占整體材料的體積比率為20％。孔道形狀為直線形，孔道與孔道之間平行分布。

上述高透波多孔石英/石英陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)在石英纖維編織或疊層形成的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中預(yù)制純鐵絲在其中，純鐵絲均勻編織在石英增強(qiáng)結(jié)構(gòu)靠近內(nèi)表面處，距離內(nèi)表面的距離為5mm，純鐵絲的直徑為1mm；

(2)將(1)所制備的預(yù)制增強(qiáng)結(jié)構(gòu)通過溶膠凝膠的方法合成石英基復(fù)合材料；

(3)將所制備的復(fù)合材料浸漬于硝酸和硫酸的混合溶液中，保持一段時(shí)間；