CN104309226A - 耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法 - Google Patents

耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法。耐高温频率选择表面透波材料是以耐高温陶瓷基体为载体，具有谐振结构的频率选择表面附着于耐高温陶瓷基体表面上。本发明的FSS为耐高温的导电材料直接制备在陶瓷基体上，与柔性膜FSS相比较具有耐高温的性能，可以满足高马赫数飞行下天线罩的隐身需求。本发明的FSS透波材料为多层FSS的复合，通过FSS谐振结构尺寸、形状的参数的设计，可以有效控制入射电磁波的频带宽度和透过率，实现带内高透过率、带外抑制的隐身效果。

Description

耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法。
背景技术
迄今为止天线罩只有介质天线罩和金属(开窗)天线罩2种，介质天线罩的透明来自半波厚度的增透干涉效应，金属天线罩的透明来自于自由空间传播模式到波导模式的理想匹配，由于种种原因，上述两种天线罩均不能很好的实现良好的全向高透、宽频带、频率选择等特殊要求。
根据理论计算，在不同介电常数的陶瓷介质表面被覆金属层，通过对金属层的表面结构(人工谐振微结构)的设计与加工可实现对电磁波宽频带(或多个频点)、大角度范围内的高透过率，即实现电磁波的频率选择。国内外各科研机构已基本完成谐振隧穿理论研究、平面金属谐振结构等效介质理论研究等工作，因此，频率选择表面结构功能一体化材料的研制将极大的提高天线罩、天线窗等电磁介质元器件的性能，在军工、民品领域均具有广泛的应用前景。
目前资料报道的频率选择表面通常以金属铜、银、铝等作为谐振结构层，这些谐振结构通过印刷电路板工艺、光刻镀膜工艺、丝网印刷工艺等附着于聚酰亚胺等柔性膜上，通过裁剪贴敷于天线罩的内表面。随着导弹飞行速度的提高，对透波频带宽度及隐身性能的要求，频率选择表面不仅应用于天线罩的内表面，还需要应用于外表面，因此，柔性膜结构的耐温性能将不能满足使用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温频率选择表面透波材料，耐高温、频带展宽、带外抑制以及大入射角高透过率；本发明同时提供了耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的耐高温频率选择表面透波材料是以耐高温陶瓷基体为载体，具有谐振结构的频率选择表面附着于耐高温陶瓷基体表面上。
所述的频率选择表面的材料为耐高温导电陶瓷或耐高温导电金属，耐高温导电陶瓷或耐高温导电金属具有1×106S/m以上的电导率。
所述的耐高温导电陶瓷为TiB2或TiN。
所述的耐高温金属为铂、钨或钼中的一种。
所述的耐高温陶瓷基体的材料为多孔氮化硅陶瓷材料。
本发明所述的耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，步骤如下：
(1)陶瓷基体：按照陶瓷原料处理-成型-烧成的制备工艺进行陶瓷基体的制备，根据设计要求的形状尺寸进行加工，加工完毕进行清洗，除去加工带入的杂质，备用；
(2)频率选择表面：按照设计的频率选择表面的谐振结构形状和尺寸精度，通过磁控溅射、真空蒸镀或丝网工艺在陶瓷基体表面进行频率选择表面的制备；
(3)频率选择表面透波材料：按照设计的多层结构，将制备的具有频率选择表面的陶瓷基体通过耐高温无机粘结剂粘结在一起，即得。
步骤(3)中所述的无机粘结剂为磷酸二氢铝粘结剂。
该透波材料由耐高温陶瓷基体和频率选择表面组成，通常由两层陶瓷基体、三层频率表面相互叠加在一起组成，电磁波通过频率选择表面的作用提高入射电磁波的透过率或阻止电磁波的透过，达到控制电磁波传输特性，实现带内高透过率、带外抑制的隐身效果。
本发明所述的耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)陶瓷基体：按照陶瓷原料处理-成型-烧成的制备工艺进行陶瓷基体的制备，根据设计的形状尺寸及精度进行加工，加工完毕进行清洗，备用；
(2)频率选择表面FSS：①磁控溅射或真空蒸镀工艺：按照设计的FSS谐振结构形状和尺寸精度进行掩膜的加工制备；将掩膜与陶瓷基体组装在一起，放入磁控溅射炉内在陶瓷基体上进行FSS谐振结构的制备，或在陶瓷基体表面进行整体磁控溅射或真空镀膜后，通过激光刻蚀加工出所需要FSS结构，制备出陶瓷基体FSS复合材料；②丝网印刷工艺：按照设计的FSS谐振结构形状和尺寸精度进行印刷网版的制备，在陶瓷基体上印刷FSS谐振结构，制备陶瓷基体FSS复合材料。
(3)对制备的具有谐振结构的陶瓷基体FSS通过耐高温无机粘结剂粘结在一起，即得。
本发明是制备一种耐高温频率选择表面材料，用于电磁波传输特性控制，实现常温及高温下对入射电磁波频带展宽和带外抑制以及大入射角高透过率。该耐高温导电频率选择表面层具有耐1200℃以上的温度，在常温和高温下对入射电磁波具有控制传输特性的作用，实现电磁波的完全透射或反射，应用于天线罩等透波材料提高其常温及高温透波性能，并具有隐身性能。
本发明为了解决现有技术中FSS谐振结构的耐温性能低，提供一类具有耐高温性能的FSS谐振结构制备技术。本发明的FSS谐振结构通过磁控溅射或丝网印刷工艺直接在耐高温的陶瓷介质表面制备，形成耐高温陶瓷/谐振结构复合材料，通过多层的陶瓷/谐振结构复合材料叠加，复合制备耐高温的透波隐身材料，实现所设计的对电磁的传输特性的控制，达到耐高温、频带展宽和带外抑制以及大入射角高透过率的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的FSS为耐高温的导电材料直接制备在陶瓷基体上，与柔性膜FSS相比较具有耐高温的性能，可以满足高马赫数飞行下天线罩的隐身需求；本发明除采用常用的导电金属作为FSS的谐振结构材料外，还采用了耐高温的导电陶瓷材料作为FSS的谐振结构材料；本发明的FSS透波材料为多层FSS的复合，通过FSS谐振结构尺寸、形状的参数的设计，可以有效控制入射电磁波的频带宽度和透过率，实现带内高透过率、带外抑制的隐身效果。
附图说明
图1是实施例1的谐振结构示意图；图中，左图为中间层结构，右图为表面层结构。
图2是实施例1的复合结构示意图。
图3是实施例1制备的材料的透波性能图。
图4是实施例2制备的材料的透波性能图。
图5是实施例3的谐振结构示意图。
图6是实施例3制备的材料的透波性能图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
设计的FSS复合材料为两层陶瓷材料，三层谐振结构，表面谐振结构为正方形，中间谐振结构为网格，见图1。以氮化硅为主要原料通过干压成型，氮气保护，在1700℃保温2h，制备了介电常数为3.2、密度为1.8g/cm3的多孔氮化硅陶瓷材料为透波材料基体，将陶瓷基体放入高真空度非平衡磁控溅射炉内进行镀膜，溅射靶材Ti纯度99.995％，溅射气体为氩气，纯度为99.999％，反应气体为氮气，纯度为99.999％，直流射频电流3A，基体偏压150V，靶基距150mm，基体温度260℃，溅射时间3000S。将基体表面镀膜的材料通过激光刻蚀工艺制备了氮化钛耐高温谐振结构，将具有谐振结构基体通过磷酸二氢铝粘结剂复合为多层透波复合材料。复合结构见图2。通过测试其透波性能见图3。
实施例2
设计的FSS复合材料为两层陶瓷材料，三层谐振结构，表面谐振结构为正方形，中间谐振结构为网格，结构示意图同实施例1。以氮化硅为主要原料通过干压成型，氮气保护，在1700℃保温2h，制备了介电常数为3.2、密度为1.8g/cm3的多孔氮化硅陶瓷材料为透波材料基体，与实施例1的不同在于尺寸的改变，以380目丝网制备网版，采用铂浆，通过丝网印刷工艺在陶瓷基体表面制备了铂耐高温谐振结构，将印有谐振结构的基体在1300℃，氮气保护气氛下热处理，将具有谐振结构基体通过磷酸二氢铝粘结剂复合为多层透波复合材料。通过测试其透波性能见图4。
实施例3
设计的FSS复合材料为两层陶瓷材料，三层谐振结构，表面谐振结构和中间谐振结构为相同的结构，见图5。以氮化硅为主要原料通过干压成型，氮气保护，在1700℃保温2h，制备了介电常数为3.2、密度为1.8g/cm3的多孔氮化硅陶瓷材料为透波材料基体，以380目丝网制备网版，采用铂浆，通过丝网印刷工艺在陶瓷基体表面制备了铂耐高温谐振结构，将印有谐振结构的基体在1300℃，氮气保护气氛下热处理，将具有谐振结构基体通过磷酸二氢铝粘结剂复合为多层透波复合材料。通过测试其透波性能见图6。

Claims (7)

1.一种耐高温频率选择表面透波材料，其特征在于以耐高温陶瓷基体为载体，具有谐振结构的频率选择表面附着于耐高温陶瓷基体表面上。
2.根据权利要求1所述的耐高温频率选择表面透波材料，其特征在于所述的频率选择表面的材料为耐高温导电陶瓷或耐高温导电金属，耐高温导电陶瓷或耐高温导电金属具有1×106S/m以上的电导率。
3.根据权利要求2所述的耐高温频率选择表面透波材料，其特征在于所述的耐高温导电陶瓷为TiB2或TiN。
4.根据权利要求2所述的耐高温频率选择表面透波材料，其特征在于所述的耐高温金属为铂、钨或钼中的一种。
5.根据权利要求1所述的耐高温频率选择表面透波材料，其特征在于所述的耐高温陶瓷基体的材料为多孔氮化硅陶瓷材料。
6.一种权利要求1-5任一所述的耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)陶瓷基体：按照陶瓷原料处理-成型-烧成的制备工艺进行陶瓷基体的制备，根据设计要求的形状尺寸进行加工，加工完毕进行清洗，除去加工带入的杂质，备用；
(2)频率选择表面：按照设计的频率选择表面的谐振结构形状和尺寸精度，通过磁控溅射、真空蒸镀或丝网工艺在陶瓷基体表面进行频率选择表面的制备；
(3)频率选择表面透波材料：按照设计的多层结构，将制备的具有频率选择表面的陶瓷基体通过耐高温无机粘结剂粘结在一起，即得。
7.根据权利要求6所述的耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的无机粘结剂为磷酸二氢铝粘结剂。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104844250A (zh) * 2015-04-24 2015-08-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种耐高温多孔夹层透波材料及其制备方法
CN104966904A (zh) * 2015-07-03 2015-10-07 苏州大学张家港工业技术研究院 一种导电薄膜的应用以及使用该导电薄膜的天线罩
CN105609937A (zh) * 2015-12-17 2016-05-25 北京邮电大学 一种光透明天线
CN106630979A (zh) * 2016-09-21 2017-05-10 中国人民解放军国防科学技术大学 一种耐高温频率选择透波结构及其制备方法
CN109037956A (zh) * 2018-06-07 2018-12-18 西安电子科技大学 一种具有波束汇聚功能的雷达隐身超表面系统、雷达
CN109455924A (zh) * 2018-12-05 2019-03-12 航天特种材料及工艺技术研究所 一种具有频率选择结构的纤维增强陶瓷基透波材料及制备方法
CN110317358A (zh) * 2019-07-08 2019-10-11 中国人民解放军国防科技大学 一种频率选择性耐高温树脂基透波复合材料及其制备方法
CN111114034A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料及制备方法
CN111478050A (zh) * 2020-04-16 2020-07-31 中国人民解放军国防科技大学 一种柔性电磁散射调控结构及其制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7151506B2 (en) * 2003-04-11 2006-12-19 Qortek, Inc. Electromagnetic energy coupling mechanism with matrix architecture control
CN102074777A (zh) * 2011-01-05 2011-05-25 华东师范大学 一种基于微带矩形双环缝谐振器的频率选择性表面结构
CN103050785A (zh) * 2012-12-19 2013-04-17 华中科技大学 基于pin二极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料
CN103401048A (zh) * 2013-08-07 2013-11-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 混合单元频率选择表面

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7151506B2 (en) * 2003-04-11 2006-12-19 Qortek, Inc. Electromagnetic energy coupling mechanism with matrix architecture control
CN102074777A (zh) * 2011-01-05 2011-05-25 华东师范大学 一种基于微带矩形双环缝谐振器的频率选择性表面结构
CN103050785A (zh) * 2012-12-19 2013-04-17 华中科技大学 基于pin二极管有源频率选择表面可调的结构吸波材料
CN103401048A (zh) * 2013-08-07 2013-11-20 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 混合单元频率选择表面

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104844250B (zh) * 2015-04-24 2017-07-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种耐高温多孔夹层透波材料及其制备方法
CN104844250A (zh) * 2015-04-24 2015-08-19 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种耐高温多孔夹层透波材料及其制备方法
CN104966904A (zh) * 2015-07-03 2015-10-07 苏州大学张家港工业技术研究院 一种导电薄膜的应用以及使用该导电薄膜的天线罩
CN105609937A (zh) * 2015-12-17 2016-05-25 北京邮电大学 一种光透明天线
CN106630979B (zh) * 2016-09-21 2019-10-29 中国人民解放军国防科学技术大学 一种耐高温频率选择透波结构及其制备方法
CN106630979A (zh) * 2016-09-21 2017-05-10 中国人民解放军国防科学技术大学 一种耐高温频率选择透波结构及其制备方法
CN109037956A (zh) * 2018-06-07 2018-12-18 西安电子科技大学 一种具有波束汇聚功能的雷达隐身超表面系统、雷达
CN111114034A (zh) * 2018-10-30 2020-05-08 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种海洋环境隐身/透波一体化陶瓷材料及制备方法
CN109455924A (zh) * 2018-12-05 2019-03-12 航天特种材料及工艺技术研究所 一种具有频率选择结构的纤维增强陶瓷基透波材料及制备方法
CN110317358A (zh) * 2019-07-08 2019-10-11 中国人民解放军国防科技大学 一种频率选择性耐高温树脂基透波复合材料及其制备方法
CN110317358B (zh) * 2019-07-08 2021-08-03 中国人民解放军国防科技大学 一种频率选择性耐高温树脂基透波复合材料及其制备方法
CN111478050A (zh) * 2020-04-16 2020-07-31 中国人民解放军国防科技大学 一种柔性电磁散射调控结构及其制作方法
CN111478050B (zh) * 2020-04-16 2021-10-12 中国人民解放军国防科技大学 一种柔性电磁散射调控结构及其制作方法

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