[發明專利]一種力學承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結構及制備方法

在審

• 申請號: 202110181161.5
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113013635A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 黃懌行;方岱寧
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: 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
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于多功能復合材料制備技術領域的一種力學承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結構及制備方法。其蜂窩損耗超結構由材料層、結構層、結構加強層共三個層級共同組成；其材料層由碳納米管、羰基鐵顆粒、環氧樹脂、固化劑和消泡劑經過加熱混合，充分攪拌，獲得納米雙損耗復合材料；然后通過高聚物鑄模與真空袋復合的材料成型工藝對蜂窩損耗超結構進行結構加強，制備出蜂窩結構狀的損耗超結構；本發明實現了大角度入射情況下的寬頻吸波性能，結構共振吸波機制在入射角度增大時的劣化程度較弱，使蜂窩超結構能夠實現斜入射下的有效微波吸收。本發明實現大批量快速生產、制備過程簡易、低成本、雙功能集成等優點。

技術領域

本發明屬于多功能復合材料制備技術領域，特別涉及一種力學承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結構及制備方法。

背景技術

微波吸收材料和結構在國防技術、電磁兼容、電磁屏蔽、電磁防護等領域具有重要應用價值和研究意義。常用微波頻段為2-40GHz，這個頻段內的微波在5G通訊、目標探測、目標鎖定、目標跟蹤、微波雷達、高精度掃描等軍用和民用領域均有重要應用實例。常規微波探測技術涉及單站雷達探測、多站雷達探測等空間雷達網，被探測目標會對入射探測微波進行多角度散射，從而形成雷達目標肖像。為了降低目標的微波探測特性，傳統技術路徑為在目標表面涂覆一層電磁損耗涂層，以降低反射微波的電磁強度。但受限于電磁損耗材料的阻抗匹配問題、復介電常數-復磁導率參數匹配問題以及涂層強度問題，傳統吸波涂層具有吸波帶寬窄、吸波峰值低、涂層強度弱、涂層易剝落等劣勢，嚴重制約了目標微波吸收能力的提高，從而使目標的雷達肖像難以削弱。此外，吸波涂層性能隨著微波入射角度的增加而迅速劣化，對于大角度入射的微波探測情景，吸波涂層難以發揮有效作用，且傳統的蜂窩結構與外噴涂層的組合難以實現2-40GHz的超寬頻吸波性能，只能對入射電磁波進行各個方向的散射，而不能真正吸收電磁能量，其制備方法繁瑣，成本高，難以快速大規模制備，不能與纖維增強面板如玻璃纖維和碳纖維面板一體化成型，結構在力學工況下容易分層失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種力學承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結構及制備方法，其特征在于，所述力學承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結構由材料層、結構層、結構加強層共三個層級共同組成；通過高聚物鑄模與真空袋復合的材料成型工藝，制備出蜂窩結構狀的損耗超結構；

所述材料層由碳納米管、羰基鐵顆粒、環氧樹脂、固化劑和消泡劑經過加熱混合，充分攪拌，獲得納米雙損耗復合材料；其中，環氧樹脂、固化劑和消泡劑按照質量配比為3:1:0.04混合成為無填料環氧樹脂；所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂；固化劑為甲基四氫鄰苯二甲酸酐；消泡劑為有機硅油；

所述結構層為蜂窩超結構，由平板層和蜂窩結構相連接組成；

所述結構加強層由玻璃纖維板和碳纖維板復合而成。

所述力學承載超寬頻吸波的蜂窩損耗超結構的制備方法，其特征在于，三個層級通過制備納米復合材料來作為蜂窩損耗超結構的材料基體，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構，最后通過真空袋加熱緊壓工藝來對蜂窩損耗超結構進行結構加強；具體步驟如下：

步驟1，材料層中納米雙損耗復合材料的制備：

(1)按碳納米管、羰基鐵顆粒、無填料環氧樹脂漿料的質量分數配比為：碳納米管的質量分數為0.56wt％，羰基鐵顆粒的質量分數為69.73wt％，無填料環氧樹脂漿料的質量分數為29.71wt％。

(2)將碳納米管置于無水乙醇中進行超聲振蕩0-60分鐘，然后將混合物中的無水乙醇蒸發干凈，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、無填料環氧樹脂漿料按照上述(1)比例加熱混合，并充分攪拌，獲得電磁損耗漿料待用；

步驟2，蜂窩超結構的制備：