CN103866556B - 微米激光雷达吸收材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微米激光雷达吸收材料及其制备方法。该吸收材料在静电植绒布的梳状纤维表面粘附有纳米吸收剂，其纳米吸收剂由纳米碳黑分散液与水性粘结剂按质量比65～75：25～35组成。本发明的微米激光雷达吸收材料采用高压无气喷涂工艺对静电植绒布的梳状表面喷涂定量激光雷达吸收浆料，控制喷涂质量，避免梳状绒毛相互粘联，使的绒毛上下及四面八方涂层均匀，并快速干燥而制得。本发明的微米激光雷达吸收材料其工作波长在0.4um～2.5um之间，吸收值优于-30dB，最佳吸收工作波长1.06um处吸收值优于-40dB。

Description

微米激光雷达吸收材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种微米激光雷达吸收材料及其制备方法，可吸收波长在0.4um～2.5um之间的激光雷达波，吸收值优于-30dB，其中最佳吸收工作波长1.06～1.40um处吸收值优于-40dB。
背景技术
雷达波吸收材料是一种能将雷达波吸收并转换成其它能量消耗掉的特殊材料。其中激光雷达由于工作频率高，波长为微米，使得其探测精度、分辨率及抗干扰能力远好于短波雷达，因此研制高性能的激光雷达成为了新一代雷达研制的热门课题。由于激光雷达内部结构、电子线路、高频耦合器件精密，数量密集，容易导致器件在工作时相互干扰，使得微米激光雷达的杂波噪声过大，影响探测性能，因此研制微米激光吸收材料，吸收微米电波，不仅能够改善微米激光雷达的探测性能，还可以用于搭建微米雷达的测试暗室，为研制微米雷达设备、高频电子射频器件提供试验环境。因此微米激光吸收材料具有十分重要的经济价值。
目前国内暗室用雷达波吸收材料基体材料为聚氨酯泡沫塑料、无纺布、橡胶等三类材料，其构造都采用金字塔型结构，这种结构有利于电磁波与吸波体之间进行渐变的阻抗匹配，具有优异的吸收值。然而这种结构对于激光波长吸收不利，这是因为前者主要通过电磁波多次折射和反射叠加相消而实现，后者激光波长段，叠加相消效应不大，只能通过吸收剂损耗决定。因此激光吸收材料只能通过增加吸收剂的损耗或提高单位面积内吸收剂含量的方式来实施，吸收剂的损耗可以通过调整吸收剂的尺度来实现，单位面积内含量可以通过特殊表面结构来实现。
发明内容
本发明提供一种微米激光雷达吸收材料，其工作波长在0.4um～2.5um之间，吸收值优于-30dB，最佳吸收工作波长1.06um处吸收值优于-40dB。
本发明微波激光雷达吸收剂材料，结构为在静电植绒布的梳状纤维表面粘附纳米吸收剂，其其纳米吸收剂由纳米碳黑分散液与水性粘结剂按质量比65～75：25～35组成。
本发明所述微波激光雷达吸收剂材料是通过采用高压无气喷涂方式对静电植绒布的梳状表面喷涂纳米吸收剂浆料而制成。制备中应控制喷涂质量，避免梳状绒毛相互粘联，使得绒毛上下及四面八方涂层均匀并快速干燥，制备出微波激光雷达吸收材料。。
本发明优选的静电植绒布，其表面具有梳状结构，其单根梳状绒毛长度为2～3mm,直径50～100um，排布密度为每平方厘米5000～10000根梳状绒毛。
所述纳米碳黑分散液由纳米碳黑与水、分散剂组成。纳米碳黑与水质量比优选1:4，粘度小于20s，碳黑颗粒直径约为100nm，分散剂用量为纳米碳黑质量的9～10%。
所述水性粘结剂包括但不限于自交联纯丙烯酸乳液、硅丙乳液、聚氨酯乳液。
附图说明
图1实施例1微米激光吸收材料反射率图。
图2实施例2微米激光吸收材料反射率图。
图3对比例1微米激光吸收材料反射率图。
图4对比例2微米激光吸收材料反射率图。
具体实施方式
实施例1
称取640g水、15g分散剂N、160g纳米碳黑于研磨机中,研磨至纳米碳黑充分溶解于水，用涂四杯测得分散液粘度为18s，用电子显微镜标定碳黑在分散液中直径为100nm左右。然后将高纯纳米碳黑分散液与纯丙烯酸乳液以质量比75:25配置，用F-0.4高速分散机分散，转速为2500RPM，分散20min制备激光雷达吸收浆料。取排布密度为每平方厘米5000～10000根梳状绒毛、厚度5mm、边长100mm的正方形静电植绒布，使用高压无气喷涂设备对其梳状表面进行喷涂，80℃下干燥6h，制成微米激光吸收材料。
实施例2
称取665g水、15g分散剂N、135g纳米碳黑于研磨机中,研磨至纳米碳黑充分溶解于水，用涂四杯测得分散液粘度为16s，用电子显微镜标定碳黑在分散液中直径为100nm左右。然后将高纯纳米碳黑分散液与纯丙烯酸乳液以质量比65:35配置，用F-0.4高速分散机分散，转速为2500RPM，分散20min制备激光雷达吸收浆料。取排布密度为每平方厘米5000～10000根梳状绒毛、厚度5mm、边长100mm的正方形静电植绒布，使用高压无气喷涂设备对其梳状表面进行喷涂，80℃下干燥6h，制成微米激光吸收材料。
对比例1
称取640g水、15g分散剂N、160g压缩品50%乙炔碳黑于研磨机中,研磨至碳黑充分溶解于水，用涂四杯测得分散液粘度为14s，用电子显微镜标定碳黑在分散液中直径为300um左右。然后将碳黑分散液与纯丙烯酸乳液以质量比75:25配置，用F-0.4高速分散机分散，转速为2500RPM，分散20min制备激光雷达吸收浆料。取排布密度为每平方厘米5000～10000根梳状绒毛、厚度、5mm、边长100mm的正方形静电植绒布，使用高压无气喷涂设备对其梳状表面进行喷涂，80℃下干燥6h，制成微米激光吸收材料。
对比例2
称取665g水、15g分散剂N、135g压缩品50%乙炔碳黑于研磨机中,研磨至碳黑充分溶解于水，用涂四杯测得分散液粘度为11s，用电子显微镜标定碳黑在分散液中直径为100um左右。然后将碳黑分散液与纯丙烯酸乳液以质量比65:35配置，用F-0.4高速分散机分散，转速为2500RPM，分散20min制备激光雷达吸收浆料。取排布密度为每平方厘米5000～10000根梳状绒毛、厚度5mm、边长100mm的正方形静电植绒布，使用高压无气喷涂设备对其梳状表面进行喷涂，80℃下干燥6h，制成微米激光吸收材料。
物理性能
激光波吸收性能
采用日本岛津公司型号为UV-3600的“紫外、可见、近红外分光光度计”，测试波长范围：185-3300nm，分辨率：0.1nm，杂散光：0.00008%以下（220nm,Nal），测定激光吸收材料的反射率，其吸收性能测试曲线在说明附图中列出。
图1为实施例1得到微米激光吸收材料的垂直入射吸收率，从图上可知，当波长为0.5um时，其微波吸收值为-34dB。波长为0.75～1.75um之间时，微波吸收值由-34dB增加至-40dB。其最佳吸收波长为1.4um，吸收值为-42dB。当波长1.75um时，微波吸收值为-34dB。
图2为实施例2得到微米激光吸收材料的垂直入射吸收率，从图上可知，当波长为0.5um时，其微波吸收值为-34dB。波长为0.75～1.75um之间时，微波吸收值由-34dB增加至-40dB。其最佳吸收波长为1.06um，吸收值为-41dB。当波长1.75um时，微波吸收值为-34dB。
图3为对比例1得到微米激光吸收材料的垂直入射吸收率，从图上可知，当波长为0.5um时，其微波吸收值为-32dB。波长为0.75～1.75um之间时，微波吸收值由-30dB增加至-35dB。其最佳吸收波长为1.5um，吸收值为-35dB。当波长1.75um时，微波吸收值为-31dB。
图4为对比例2得到微米激光吸收材料的垂直入射吸收率，从图上可知，当波长为0.5um时，其微波吸收值为-32dB。波长为0.75～1.75um之间时，微波吸收值由-29dB增加至-34dB。其最佳吸收波长为1.5um，吸收值为-34dB。当波长1.75um时，微波吸收值为-30dB。

Claims (5)

1.一种微米激光雷达吸收材料，其特征在于，在静电植绒布的梳状纤维表面粘附有纳米吸收剂，其纳米吸收剂由纳米碳黑分散液与水性粘结剂按质量比65～75：25～35组成；所述纳米碳黑分散液由纳米碳黑与水、分散剂N组成；所述静电植绒布，其表面具有梳状结构，其单根梳状绒毛长度为2～3mm,直径50～100um，排布密度为每平方厘米5000～10000根梳状绒毛；工作波长在0.4um～2.5um之间。
2.如权利要求1所述的微米激光雷达吸收材料，其特征在于，纳米碳黑与水按质量比为1:4，分散剂N用量为纳米碳黑质量的9～10％，碳黑颗粒直径为100nm。
3.如权利要求1所述的微米激光雷达吸收材料，其特征在于所述水性粘结剂是自交联纯丙烯酸乳液、硅丙乳液或聚氨酯乳液。
4.一种微米激光雷达吸收材料的制备方法，是采用高压无气喷涂方式对静电植绒布的梳状表面喷涂纳米吸收剂浆料，使涂层均匀并快速干燥后制备出微米激光雷达吸收材料；所述纳米吸收剂由纳米碳黑分散液与水性粘结剂按质量比65～75：25～35组成；所述纳米碳黑分散液由纳米碳黑与水、分散剂N组成；所述静电植绒布，其表面具有梳状结构，其单根梳状绒毛长度为2～3mm,直径50～100um，排布密度为每平方厘米5000～10000根梳状绒毛。。
5.如权利要求4所述的微米激光雷达吸收材料的制备方法，其特征在于，纳米碳黑与水按质量比为1：4，分散剂N用量为纳米碳黑质量的9-10％，纳米碳黑粒径为100nm。
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