[發(fā)明專利]一種蜂窩電磁吸波加固結構

有效

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• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111224245B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 陳海燕;韓連娣;頰亞威;豐安旭;鄧龍江;梁迪飛;陸海鵬;周志鵬;李小秋
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H05K9/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發(fā)明屬于電子材料技術領域，特別涉及一種蜂窩電磁吸波加固結構。本發(fā)明在蜂窩結構孔壁和吸波涂層之間增加一層加固料層后，吸波頻點左移，低頻段(2?8GHZ)吸波性能變好，實現(xiàn)2?18GHZ的帶寬內入射波能量超過90％的吸收。在不改變蜂窩結構孔的橫截面形狀和蜂窩結構高度h的條件下，機械強度大幅改善，相較傳統(tǒng)的電磁吸波夾芯結構，其面外平壓彈性模量和屈服強度均得到極大的提升。但本發(fā)明在增強保證機械性能的同時，實現(xiàn)相同的吸波能力，吸波加固結構所需的涂層厚度比傳統(tǒng)吸波結構要小，由此減少了重量的增加。

技術領域

本發(fā)明屬于電子材料技術領域，特別涉及一種蜂窩電磁吸波加固結構。

背景技術

結構型隱身材料是在先進復合材料基礎上發(fā)展起來的雙功能復合材料，既能隱身又能承載，可成型各種形狀復雜的部件，如機翼、尾翼、進氣道等，不增加飛機的額外質量且有利于拓寬吸收頻帶，是當代隱身材料主要的發(fā)展方向。

夾層結構復合材料是一種典型的輕質、高強度、高剛度的結構設計方案，它將面板的高強度和高模量與夾芯的低密度和高剛性有機結合起來，在航空航天等領域中有著極其重要的應用價值。如模仿天然蜂巢的六邊形蜂窩結構，由于重量輕，又有相當高的比強度和比剛度，因而被廣泛地用作夾層結構的夾芯。

傳統(tǒng)增強夾層結構復合材料機械強度的方法主要為改變夾芯橫截面的形狀(如方形，金字塔型結構)、設計多層結構以及增加夾芯的結構高度等。但是傳統(tǒng)的吸波結構如微波暗室，超材料等考慮了吸波的性能及帶寬但是并沒有考慮實際應用中對于機械強度的較高要求，且其良好的吸收效能會帶來結構厚度的急劇增加。同時以往對于蜂窩夾層結構的承載能力設計僅注重在屈服強度，能量吸收，彈性模量等一些力學性能的提升，目前并沒有考慮在應用中，夾層結構所承擔的力學承載能力及寬頻吸波能力的匹配和干擾問題。

因此，如何改善雷達波吸收體的吸波性能并同時增強結構的機械強度已成為當前電磁波吸收技術領域一個亟待解決的問題。

發(fā)明內容

針對上述所提出的問題，為解決現(xiàn)有蜂窩夾層吸波結構不能保證其能夠同時改善吸波性能和增強機械強度的問題，本發(fā)明提供了一種蜂窩電磁吸波加固結構及其設計方法。該結構在2-18GHZ的寬帶范圍內對入射的電磁波實現(xiàn)大于90％的有效吸收，尤其改善低頻段的吸波性能，并且其面外平壓彈性模量相較之前的蜂窩電磁吸波結構，增加了189％。其原理在于加固料中具有增強體成分，同時其涂覆在蜂窩表面，改變了蜂窩厚度和蜂窩結構的等效電磁參數(shù)。

該蜂窩電磁吸波加固結構包括底層金屬底板和其上方的夾芯結構。

所述夾芯結構為蜂窩結構，蜂窩結構孔壁的表層依次均勻涂覆有加固料層和吸波涂層，即吸波涂層涂覆在加固料層的表層(如圖2所示)。

所述蜂窩結構孔壁的等效相對介電常數(shù)實部為1.23≤ε_r≤1.29，損耗角正切為0.02≤tanδ_r≤0.05，等效相對磁導率實部為0.945≤μ_r≤1.005，損耗角正切為0.01≤tanδ_ε≤0.05；加固料層為樹脂類涂料，其等效相對介電常數(shù)實部在2.6到3.5之間，損耗角正切為零，等效相對磁導率實部為0.995≤μ_r≤1.005，損耗角正切為0.001≤tanδ_ε≤0.005；吸波涂層在蜂窩孔內沿孔柱的軸向呈均分分布，其厚度為t₁。

進一步的，所述蜂窩結構孔的橫截面為六邊形、四邊形或三角形。

進一步的，所述蜂窩結構采用芳綸纖維紙制成，蜂窩結構孔的橫截面為六邊形，(如圖2所示)r為白蜂窩六邊形蜂窩孔外邊長，w為單層芳綸紙的厚度，t₀為加固料的厚度；吸波涂層在蜂窩孔內沿六棱柱的軸向呈均分分布，其厚度為t₁，整個周期蜂窩結構的高度為h。