[發明專利]一種蝴蝶結狀Co/C納米吸波材料填充的蜂窩夾芯結構吸波復合材料的制備方法

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• 申請號: 201810034216.8
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN110039841A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 李宜彬;楊明龍;袁野;赫曉東;尹維龍;李建軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B5/02;B32B9/04;B32B17/04;B32B17/10;B32B17/12;B32B27/36;H05K9/00;B32B27/02;B32B27/04;B32B27/38;B32B3/12;B32B3/08;B
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發明公開了一種蝴蝶結狀Co/C納米吸波材料填充的蜂窩夾芯結構吸波復合材料的制備方法，涉及電磁隱身復合材料技術領域，該方法以硝酸鈷和明膠為原料，通過水熱法合成具有蝴蝶結形狀的鈷離子?明膠聚合物前驅體；然后熱處理制備得到一種具有蝴蝶結形狀分級結構的Co/C納米復合吸波材料。將制備得到的Co/C納米吸波材料填充到周期性芳綸蜂窩的蜂窩中，并在填充蜂窩的上下側分別覆蓋玻璃纖維增強樹脂基復合材料蒙皮和碳纖維增強樹脂基復合材料蒙皮，得到蝴蝶結狀Co/C納米復合吸波材料填充的蜂窩夾芯吸波復合材料。在解決了傳統吸波材料有效吸收頻帶窄，力學承載能力差的技術難題。

技術領域

本發明涉及電磁隱身復合材料技術領域，特別是涉及一種蝴蝶結狀Co/C納米吸波材料填充的蜂窩夾芯結構吸波復合材料的制備方法。

背景技術

軍用領域隨著現代雷達探測技術的發展，以軍用戰斗機為代表的武器裝備受到越來越頻繁的跟蹤和偵測；同時，在民用領域，無線電通訊技術的發展在帶給人們便捷生活的同時也帶來了嚴重的電磁輻射污染問題。因而，能夠將電磁波能量轉化為熱能損耗掉從而顯著降低電磁波反射的電磁波吸收材料作為解決上述問題的最有效解決方案收到越來越多的關注。由于實際使用環境的限制，理想的電磁波吸收材料性能特點包括：有效吸收頻帶寬、材料密度輕、材料厚度薄、力學強度高。磁性鈷及其氧化物和碳基體復合吸波材料由于同時對電磁波具有介電損耗和磁滯損耗。成為目前研究最廣泛的吸波劑之一，磁性Co/C納米復合材料的碳基體對電磁波具有優異的介電損耗性能，而疇壁共振和自然共振是其鈷及其氧化物最主要的磁損耗吸收機理。磁性Co/C納米復合材料具有磁矯頑力高、吸波強度高、制備簡單等優點，且作為雙損耗介質，對電磁波既有磁損耗又有介電損耗，但其相對密度大、吸收頻帶窄等缺點難以滿足優秀吸波劑“薄、輕、寬、強”的要求，限制了其進一步的應用。同時傳統磁性Co/C 納米復合材料多呈粉末狀使用工藝以和涂料混合制成吸波涂料為主，使用過程易磨損脫落，難以滿足現代飛行器對于雷達吸波材料結構承載和電磁吸波功能一體化的要求。

發明內容

為了克服上述傳統磁性Co/C納米復合材料多呈粉末狀使用工藝以和涂料混合制成吸波涂料為主，相對密度大、吸收頻帶窄，力學承載能力差、使用過程易磨損脫落，難以滿足現代飛行器對于雷達吸波材料結構承載和電磁吸波功能一體化的要求等現有技術的不足，本發明提供了一種蝴蝶結狀Co/C納米吸波材料填充的蜂窩夾芯結構吸波復合材料的制備方法。

本發明所采用的技術方案是：以硝酸鈷、明膠、尿素為原料三步法制成，首先以硝酸鈷和明膠為原料，通過溶液熱法制備出長鏈狀鈷離子-明膠分子金屬離子聚合物有機框架；然后以尿素作為輔助沉淀劑，通過高壓反應釜高溫水熱法合成具有蝴蝶結形狀的金屬離子-聚合物配合前驅體；然后經過干燥處理后采用高溫熱處理的方法，將Co金屬離子和明膠聚合物配合前驅體，制備成為一種具有蝴蝶結形狀分級結構的Co/C納米復合吸波材料。將制備得到的蝴蝶結狀Co/C納米復合吸波材料填充到周期性芳綸蜂窩的蜂窩孔中，并在填充蜂窩的上下側分別覆蓋玻璃纖維增強樹脂基復合材料蒙皮和碳纖維增強樹脂基復合材料蒙皮，最終得到蝴蝶結狀Co/C納米復合吸波材料填充的蜂窩夾芯吸波復合材料。采用國軍標GJB 2038A-2011 弓形框法對復合材料板2-18GHz電磁波反射率進行測試，3mm厚度下反射損耗低于-10dB的有效吸收頻帶寬度9.8GHz，最大吸收強度達到-49.9dB。

具體為：

(1)將硝酸鈷、尿素溶解在去離子水中，攪拌溶解，得液體A；將明膠加熱、攪拌溶解在去離子水中，得液體B；然后將液體A和液體B混合，加熱反應，得到鈷離子-明膠分子金屬離子聚合物有機框架膠狀混合溶液。

(2)取(1)中得到的膠狀混合溶液加入聚四伏乙烯內膽反應釜中，高溫水熱反應得到蝴蝶結狀前驅體，離心收集沉淀，干燥。

(3)將(2)中得到的干燥后的蝴蝶結狀前驅體樣品，置于管式爐中，保護性氣體下高溫熱處理2h得到蝴蝶結形狀的Co/C納米吸波材料。