[發(fā)明專利]一種半壁浸漬蜂窩吸波材料設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811329104.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN109337114B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周佩珩;任鑫;陳海燕;鄧龍江;張宏亮;闕智勇;梁迪飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué);成都佳馳電子科技有限公司
• 主分類號(hào): C08J9/40
• 分類號(hào): C08J9/40;C08L77/10;C08L63/00;H05K9/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半壁浸漬蜂窩吸波材料設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法。本發(fā)明僅浸漬蜂窩遠(yuǎn)離入射表面的半個(gè)孔壁，通過空白蜂窩側(cè)壁表面來提升入射面與空氣的阻抗匹配特性，并且相比于全壁浸漬蜂窩，有效減小了蜂窩整體的介電常數(shù)，使電磁波能更好的進(jìn)入蜂窩吸波材料內(nèi)部而被吸收掉；利用蜂窩孔六角周期排列的半側(cè)壁形成面對(duì)入射波凹凸起伏的吸收層，進(jìn)一步提升其吸收性能；并且在沿蜂窩孔徑軸向方向和電磁波入射方向均設(shè)計(jì)有吸波涂層厚度梯度，使得材料的介電常數(shù)在兩個(gè)維度均存在梯度變化，在較寬頻帶范圍內(nèi)誘導(dǎo)電磁波向材料底部傳播，并使其在吸波材料結(jié)構(gòu)中多次反射，擴(kuò)大了吸收帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半壁浸漬蜂窩吸波材料設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

蜂窩吸波材料具有設(shè)計(jì)自由度高，密度低，比強(qiáng)度及比剛度高，抗沖擊，耐腐蝕性，可吸收振動(dòng)能量，良好的高溫穩(wěn)定性和介電性能等優(yōu)點(diǎn)。以蜂窩為芯材，采用浸漬吸波涂層技術(shù)制備的蜂窩吸波材料具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、重量輕、頻帶寬、吸收效能高、機(jī)械強(qiáng)度高、功率容量大和阻燃特性好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于軍事裝備和民用電子設(shè)備的電磁兼容、電磁干擾設(shè)計(jì)，特別是需要力學(xué)承載的電磁應(yīng)用背景。美國ARC、Lard等公司都推出了不同應(yīng)用頻段的蜂窩吸波材料。如Laird公司的RFHC型P/N6010蜂窩吸波材料，厚度為31.8mm，吸收率15dB(4～18GHz)。通過蜂窩軸向浸漬吸波涂層厚度的梯度設(shè)計(jì)，意大利羅馬大學(xué)制備的蜂窩吸波材料在5.5～27GHz吸收率20dB。

目前，蜂窩吸波材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用主要考慮電磁波沿蜂窩孔軸向入射的狀態(tài)，因此浸漬吸波涂層通常采用蜂窩孔壁全壁均勻或梯度浸漬的方式。雖然其結(jié)構(gòu)和制備工藝簡單，可批量化生產(chǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，很難保證所有電磁波都沿蜂窩的軸向入射，特別是考慮到力學(xué)承載和電磁波吸收的雙重需求。例如針對(duì)一些特殊的吸波部件，如飛機(jī)機(jī)翼前沿，蜂窩吸波材料的軸向需要面向翼面以保證其優(yōu)良力學(xué)性能，而探測威脅電磁波主要垂直于軸向(即面向蜂窩孔側(cè)壁)入射。在這類特殊應(yīng)用狀態(tài)下如若仍然采用全壁浸漬的設(shè)計(jì)方案，大部分電磁波都將被側(cè)壁反射，從而導(dǎo)致蜂窩吸波材料的吸收性能下降。因此，傳統(tǒng)蜂窩吸波材料在設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法上無法滿足電磁波側(cè)壁入射的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)蜂窩吸波材料在設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法上的問題或不足，為解決現(xiàn)有蜂窩吸波材料在電磁波側(cè)壁入射時(shí)吸收性能差，以及兼顧其良好的機(jī)械強(qiáng)度的問題；本發(fā)明提供了一種半壁浸漬蜂窩吸波材料設(shè)計(jì)及應(yīng)用方法，該材料能實(shí)現(xiàn)在2～18GHz的頻率范圍內(nèi)對(duì)入射電磁波有大于90％的有效吸收。其主體結(jié)構(gòu)芳綸紙蜂窩滿足《飛機(jī)結(jié)構(gòu)用芳綸紙基蜂窩芯材規(guī)范(GJB1874-1994)》，固化后具備規(guī)定的力學(xué)性能。

該半壁浸漬蜂窩吸波材料，包括吸波單元和金屬底板，為帶有梯度吸波涂層的蜂窩吸波材料(如圖1)。其吸波單元為單個(gè)蜂窩孔，在過蜂窩孔兩條棱邊和中軸線的平面一側(cè)的三個(gè)蜂窩壁浸漬吸波涂層；各蜂窩孔排布成蜂窩狀后，其浸漬吸波涂層方向一致，金屬底板設(shè)置于浸漬吸波涂層方向側(cè)，構(gòu)成半壁浸漬蜂窩吸波材料。并且對(duì)于每一個(gè)蜂窩孔的吸波涂層，從蜂窩孔的一端到另一端都存在相同方向遞增的厚度梯度；對(duì)于整個(gè)蜂窩吸波材料的涂層，從遠(yuǎn)離金屬板到靠近金屬板都存在從薄至厚的漸變厚度梯度。

上述半壁浸漬的蜂窩吸波材料應(yīng)用時(shí)，將遠(yuǎn)離金屬板側(cè)即未浸漬吸波涂層側(cè)作為電磁波入射側(cè)安裝。

該蜂窩吸波材料的設(shè)計(jì)原理在于：僅浸漬蜂窩遠(yuǎn)離入射表面的半個(gè)孔壁，通過空白蜂窩側(cè)壁表面來提升入射面與空氣的阻抗匹配特性，并且相比于全壁浸漬蜂窩，有效減小了蜂窩整體的介電常數(shù)，使電磁波能更好的進(jìn)入蜂窩吸波材料內(nèi)部而被吸收掉；本發(fā)明利用蜂窩孔六角周期排列的半側(cè)壁形成面對(duì)入射波凹凸起伏的吸收層，通過類似幾何漸變吸波體的設(shè)計(jì)機(jī)理增強(qiáng)電磁波在蜂窩材料內(nèi)部的隨機(jī)散射，進(jìn)一步提升其吸收性能；本發(fā)明在沿蜂窩孔徑軸向方向和電磁波入射方向均設(shè)計(jì)有吸波涂層厚度梯度，使得材料的介電常數(shù)在兩個(gè)維度均存在梯度變化，在較寬頻帶范圍內(nèi)誘導(dǎo)電磁波向材料底部傳播，并使其在吸波材料結(jié)構(gòu)中多次反射，擴(kuò)大了吸收帶寬。