[發(fā)明專利]一種透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110296608.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN113087541B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅潔;蔡志新;蘇磊;牛敏;盧德;彭康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B7/04
• 分類號(hào): B32B7/04;C04B38/00;C04B35/622;C04B35/584;C04B35/565;B32B9/00;B32B9/04;B32B7/12;B32B37/12;B32B38/00;H05K9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發(fā)明公開了一種透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用，將透波、吸波氣凝膠膜交替堆疊排列進(jìn)行組裝，獲得透波/吸波復(fù)合層狀電磁波吸收氣凝膠。以透波氣凝膠膜作為電磁波傳輸通道，增強(qiáng)層狀電磁波吸收氣凝膠的阻抗匹配；以吸波氣凝膠為電磁波吸收劑；透波氣凝膠膜與吸波氣凝膠膜交替排列形成多層結(jié)構(gòu)，使電磁波能夠以“之”字形的方式被不斷衰減，即將電磁波限制在層狀電磁波吸收氣凝膠吸波層的內(nèi)部被耗散。該制備方法簡(jiǎn)單易行、對(duì)設(shè)備要求低、可量產(chǎn)；采用該方法制得的吸波氣凝膠質(zhì)量輕、吸收頻帶寬、能在高溫下使用，是極具潛力的可用于高溫隱身技術(shù)領(lǐng)域的高性能吸波材料，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)吸波材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠及其吸波性能強(qiáng)化方法，尤其涉及一種透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著空天技術(shù)的發(fā)展，高超聲速飛行器面臨更為復(fù)雜且嚴(yán)苛的電磁波環(huán)境，如多頻段雷達(dá)探測(cè)和高溫環(huán)境。隱身飛行器主要依靠外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和吸波材料來(lái)降低雷達(dá)的可探測(cè)性。其中，通過(guò)各種外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段，可使將近90％的電磁波不被反射，但是目前其作用效率已逼近“天花板”，難以進(jìn)一步提升。而剩下的10％則需依靠雷達(dá)吸波材料對(duì)其進(jìn)行吸收。因此，新型吸波材料技術(shù)成為高超聲速飛行器隱身性能的突破口，尤其是高效、耐高溫、寬頻吸波材料的研發(fā)。

材料吸波性能的提高可主要從材料的阻抗匹配和對(duì)電磁波的衰減特性兩個(gè)方面入手。衰減特性強(qiáng)調(diào)電磁波在材料內(nèi)部的損耗(吸收)，主要通過(guò)將具有不同損耗機(jī)制(電導(dǎo)損耗、磁損耗和介電損耗)的多組分材料復(fù)合，比如Ni/CNT/SiCf、Co/CNT和Cf/MXene/MoS₂復(fù)合高效吸波材料。然而，這些材料不僅制備工藝復(fù)雜，而且引入的金屬和碳材料在高溫下會(huì)被氧化，喪失吸波特性、且導(dǎo)致材料的完整性被破壞，因而幾乎不能在高溫下使用。為了實(shí)現(xiàn)高溫吸波，現(xiàn)有技術(shù)有從阻抗匹配的角度出發(fā)，以保證電磁波能夠盡可能多的進(jìn)入材料內(nèi)部。引入透波陶瓷是提高阻抗匹配的有效方法，現(xiàn)已報(bào)道了多種可在高溫下使用的復(fù)合吸波材料，如Si₃N₄/SiCNW、SiC-SiO₂、Si₃N₄-SiC/SiO₂、SiCf/Si₃N₄和SiCN/PDC等，這些材料雖然在一定程度上可用作高溫吸波材料，但這些全陶瓷吸波材料對(duì)電磁波吸收的頻寬過(guò)窄(小于5GHz)，主要是由于：均一材料只能響應(yīng)特定頻段的電磁波；同時(shí)，透波材料的引入雖然提高了阻抗匹配，但也犧牲了對(duì)電磁波的衰減能力。因此，制備同時(shí)具備低阻抗和高損耗的吸波材料，是獲得高性能、高溫、寬頻吸波收材料的關(guān)鍵，但目前該問(wèn)題仍然是本領(lǐng)域存在的一個(gè)技術(shù)困難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠，該透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠是由透波氣凝膠膜和吸波氣凝膠膜交替排列構(gòu)筑形成的層狀結(jié)構(gòu)；

其中，透波氣凝膠膜和吸波氣凝膠膜利用膜的自粘性完成層狀結(jié)構(gòu)的組裝，且透波氣凝膠膜位于層狀結(jié)構(gòu)的表面。

優(yōu)選地，該透波/吸波復(fù)合層狀氣凝膠的密度為8～40mg/cm³。

優(yōu)選地，透波氣凝膠膜與吸波氣凝膠膜的體積比30％～70％。

優(yōu)選地，所述透波氣凝膠膜采用氧化硅透波氣凝膠或氮化硅透波氣凝膠；所述吸波氣凝膠膜采用碳化硅吸波氣凝膠。

優(yōu)選地，所述透波氣凝膠膜為透波氣凝膠材料納米線三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑的膜；所述吸波氣凝膠膜為吸波氣凝膠材料納米線三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑的膜。