[發(fā)明專利]一種力學(xué)承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結(jié)構(gòu)及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110181161.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN113013635A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃懌行;方岱寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q17/00
• 分類號(hào): H01Q17/00;H05K9/00;B32B9/00;B32B9/04;B32B3/12;B32B17/02;B32B17/06;B32B15/14;B32B15/20;B29D24/00;B29C33/38;B29C39/00;B29C39/02;B29C70/34
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• 代理人: 張文寶

1.一種力學(xué)承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述力學(xué)承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結(jié)構(gòu)由材料層、結(jié)構(gòu)層、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層共三個(gè)層級(jí)共同組成；通過高聚物鑄模與真空袋復(fù)合的材料成型工藝，制備出蜂窩結(jié)構(gòu)狀的損耗超結(jié)構(gòu)；

所述材料層由碳納米管、羰基鐵顆粒、環(huán)氧樹脂、固化劑和消泡劑經(jīng)過加熱混合，充分?jǐn)嚢瑁@得納米雙損耗復(fù)合材料；其中，環(huán)氧樹脂、固化劑和消泡劑按照質(zhì)量配比為3:1:0.04混合成為無填料環(huán)氧樹脂；所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂；固化劑為甲基四氫鄰苯二甲酸酐；消泡劑為有機(jī)硅油；

所述結(jié)構(gòu)層為蜂窩超結(jié)構(gòu)，由平板層和蜂窩結(jié)構(gòu)相連接組成；

所述結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層由玻璃纖維板和碳纖維板復(fù)合而成。

2.一種力學(xué)承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，三個(gè)層級(jí)通過制備納米復(fù)合材料來作為蜂窩損耗超結(jié)構(gòu)的材料基體，然后再通過易脫模鑄模工藝來制備出周期蜂窩形狀的超結(jié)構(gòu)，最后通過真空袋加熱緊壓工藝來對(duì)蜂窩損耗超結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)；具體步驟如下：

步驟1，材料層中納米雙損耗復(fù)合材料的制備：

(1)按碳納米管、羰基鐵顆粒、無填料環(huán)氧樹脂漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比為：碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.56wt％，羰基鐵顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69.73wt％，無填料環(huán)氧樹脂漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.71wt％。

(2)將碳納米管置于無水乙醇中進(jìn)行超聲振蕩0-60分鐘，然后將混合物中的無水乙醇蒸發(fā)干凈，并烘干混合物，獲得分散的碳納米管；

(3)取上述(2)得到的碳納米管、羰基鐵顆粒、無填料環(huán)氧樹脂漿料按照上述(1)比例加熱混合，并充分?jǐn)嚢瑁@得電磁損耗漿料待用；

步驟2，蜂窩超結(jié)構(gòu)的制備：

用數(shù)控機(jī)床將丙烯酸塑料或有機(jī)玻璃模具板加工成具有具體設(shè)計(jì)尺寸的蜂窩超結(jié)構(gòu)模具；將液態(tài)硅膠與固化劑混合攪拌后，倒入蜂窩超結(jié)構(gòu)模具中，固化后獲得蜂窩超結(jié)構(gòu)的硅膠反模，將硅膠反模取出后，置于水平平臺(tái)上，并向硅膠反模倒入步驟1獲得的納米雙損耗復(fù)合材料，然后在60℃-120℃中加熱固化1.5-4小時(shí)，漿料固化后，將蜂窩超結(jié)構(gòu)取出；即得到蜂窩結(jié)構(gòu)與平板層相連接的蜂窩超結(jié)構(gòu)；

步驟3，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層的制備：

(1)取多張玻璃纖維預(yù)浸料，直接垂直拼合成多層玻璃纖維預(yù)浸料軟板，將玻璃纖維預(yù)浸料軟板平鋪在噴涂了相應(yīng)的市售脫模劑的金屬平板上，然后依次覆蓋脫模布、隔離膜、透氣氈和真空袋，真空袋通過密封膠與金屬平板粘接，使真空袋不漏氣，在真空袋中打開一個(gè)洞，插入導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管另一端與真空泵相連接，導(dǎo)氣管與真空袋之間的空隙用密封膠填充，以防止漏氣；將真空袋置于及內(nèi)含物置于烘箱中，抽真空使其受到一個(gè)大氣壓的壓力作用，在120℃-140℃中加熱1-3小時(shí)，待玻璃纖維預(yù)浸料軟板固化為硬質(zhì)平板后，撕除真空袋和輔料后備用；

(2)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層中玻璃纖維板/碳纖維板的復(fù)合：

在金屬平板上噴涂脫模劑或平鋪聚四氟乙烯薄膜，作為脫模層，將步驟3-(1)中制得的玻璃纖維平板平鋪在脫模層上，將步驟1中提及的無填料環(huán)氧樹脂漿料涂覆在玻璃纖維平板上，將步驟2制得的蜂窩超結(jié)構(gòu)置于玻璃纖維平板上，平板層朝上，蜂窩結(jié)構(gòu)朝下與玻璃纖維平板相接觸，使蜂窩表面與無填料環(huán)氧樹脂漿料壓緊接觸浸潤；在蜂窩超結(jié)構(gòu)平板層上涂覆步驟1中提及的無填料環(huán)氧樹脂漿料，然后將第一層碳纖維布平鋪在蜂窩超結(jié)構(gòu)平板層上，再涂覆步驟1中提及的無填料環(huán)氧樹脂漿料于第一層碳纖維布上，浸潤碳纖維布，然后將第二層碳纖維布平鋪于第一層碳纖維布上，如此類推直至達(dá)到設(shè)計(jì)層數(shù)的碳纖維布；然后依次在最后一層碳纖維布上平鋪脫模布、隔離膜、透氣氈和真空袋，真空袋通過密封膠與金屬板粘接。在真空袋中打開一個(gè)孔洞，插入導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管另一端與真空泵相連，導(dǎo)氣管與真空袋之間的縫隙用密封膠填充。將真空袋與內(nèi)容物置于烘箱中，抽真空在60℃-120℃中加熱固化1.5-4小時(shí)，固化后取出真空袋，撕除真空袋與輔料；即得到玻璃纖維/碳纖維增強(qiáng)蜂窩超結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力學(xué)承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述碳納米管指單壁碳納米管和多壁碳納米管；所述羰基鐵顆粒指羰基鐵經(jīng)過還原后獲得的鐵含量90％以上的顆粒。