CN104610910A - 一种含短切直立棒吸收波复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含短切直立棒吸收波复合材料及其制备方法，包括：树脂、活性碳毡电路屏、金属网，短切直立吸波棒和玻璃纤维布。活性碳毡电路屏上分布周期性通孔，短切吸波棒材由金属网固定，可设计出不同的排布样式，并直立嵌入周期性通孔内。制备：配制粘接剂；制作金属网和活性碳毡电路屏，并制备短切吸波棒材；按照碳毡电路屏层、金属网固定的直立短切吸波棒层和玻璃纤维布层顺序浸润粘接剂铺层；在真空条件下排气，40～60℃固化5小时，得到活性碳毡/直立短切吸波棒吸波复合材料。本发明引入短切吸波棒，并实现了短切直立吸波棒排布多样性，从而获得三维吸波效果，并将有效扩展吸波复合材料的工作带宽，使复合材料具有独特的吸波性能。

Description

一种含短切直立棒吸收波复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于吸收波材料及其制备领域，特别涉及一种含短切直立棒吸收波复合材料及其制备方法。

背景技术

吸波材料的研制和应用技术源于第二次世界大战期间。随着电子科学技术的发展，吸波材料在民用、军事、航空、航天等领域具有非常重要的应用意义。“薄、轻、宽、强”是吸波材料发展的趋势。电路屏结构，又称频率选择表面(frequency selective surface)，简称FSS，是由周期排列的无源导体单元及支撑介质组成，该结构具有带通或带阻的频率响应特性即对某频率呈透明而对另一频率几乎全反射，即空间滤波性，而这与FSS单元的形状、尺寸以及排列方式紧密相关。碳毡电路屏结构吸波复合材料因为具有滤波作用且可实现“薄、轻、宽、强”的优质吸波材料，因此在电磁吸波材料领域具有广泛的发展前景；如今，单纯的二维功能吸波复合材料已经不能满足应用的需求，开发三维立体的吸波复合材料是发展的趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种含短切直立棒吸收波复合材料及其制备方法，本发明通过金属网固定实现吸波棒插入的多样性和复杂性；原材料价廉，制备工艺简单；所得的吸波复合材料性能优良，并能通过调整吸波棒的花样、大小来优化吸波效果。

本发明的一种含短切直立棒吸收波复合材料，所述复合材料包括：活性碳毡电路屏、金属网、短切直立吸波棒和玻璃纤维布，其中活性碳毡电路屏上分布周期性通孔，短切吸波棒材由金属网固定，设计排布样式，并直立嵌入周期性通孔内。

所述短切直立吸波棒直径为0.5～1mm，最大直径由金属网网眼大小控制，长度为3～5mm，最大长度不超过复合材料厚度。

所述短切直立吸收波棒为碳材料、磁性材料中的一种或两种，短切直立吸收波棒的制备方式涉及物理成型、化学合成、表面修饰等。

所述的排列样式为圆形、三角形、十字架、菱形、五角星、六边形中的一种，样式大小也可由坐标系进行控制调整。

在金属网网上设立坐标系(如图1)，每个网格为一个坐标点，把这个网格标记为(x,y)，即第x列与第y行相交的网格，且x从1-n，y从1-n。根据这种方法，可以定量设计各种各样的坐标图案，将短切吸波棒的嵌入频率选择表面通孔中，得到设计更加多样的三维吸波复合材料。

本发明的一种短切直立棒吸收波复合材料的制备方法，包括：

(1)按照环氧树脂:固化剂＝5:1(质量比)的比例配制粘结剂；

(2)按照碳毡电路屏层、金属网固定的直立短切吸波棒层和玻璃纤维布层顺序浸润粘接剂铺层，然后在真空条件下排气，固化，即得短切直立棒吸收波复合材料。

所述步骤(1)中环氧树脂型号为6002(上海树脂厂)，固化剂型号T-31(上海树脂厂)。

所述步骤(2)的固化温度为40-60℃，固化时间为3-5h。

本发明在平面的碳毡电路屏中引入短切直立棒，设计三维吸波复合体。本发明的吸波棒是由各种吸波材料通过多种方法制备的一种直径在0.5-1mm，长度在3-5mm的棒材；碳毡/短切直立吸波棒复合材料中吸波棒的形状、尺寸、直立与否，以及吸波棒的排布也都会影响其性能，在流动的树脂中，短切直立吸波棒不容易保持以上设计的参数，从而影响其吸波性能。制备方法旨在设计可直立短切棒并通过简易方法设计更多图案来优化碳毡/短切吸波棒三维立体吸波复合材料的制备。

本发明以玻璃纤维布及环氧树脂为电磁匹配层，以铝箔为反射层，在两层之间通过粘接剂粘接碳毡电路屏和直立短切吸波棒，制备吸波复合材料。实现了短切吸波棒的固定直立嵌入，并且嵌入的吸波棒排布样式具有多样性。

有益效果

本发明引入短切吸波棒，并实现了短切直立吸波棒排布多样性，从而获得三维吸波效果，并将有效扩展吸波复合材料的工作带宽，使复合材料具有独特的吸波性能；

本发明通过金属网固定实现吸波棒插入的多样性和复杂性；原材料价廉，制备工艺简单；所得的吸波复合材料性能优良，并能通过调整吸波棒的花样、大小来优化吸波效果。

附图说明

图1是金属网坐标系示意图；

图2为向放有碳毡电路屏的模具中添加树脂；

图3为向模具中放置金属网；

图4为金属网放置完成；

图5为向金属网孔中插入吸波棒；

图6为放置玻璃纤维布；

图7是本发明的主视图的不同图案实例，其中(a)-(d)为分别为不同的图案；

图8是图6所得复合材料的局部剖视图；

图9是实施例1的吸波性能曲线；其中1为圆形通孔电路屏的吸波曲线；2为含有圆形通孔电路屏和金属网的吸波曲线；3为含有电路屏、金属网和短且棒材的吸波曲线；

图10是实施例2中电路屏的吸波性能曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

频率选择表面以周期性排列的圆形通孔为例，具体是指通孔按矩阵式排列形成圆形阵列，直径为40mm，相邻两圆形通孔的圆心距为48mm。

吸波材料为活性碳毡电路屏、金属网和碳毡为正方形，边长为200mm。

短切直立吸波棒采用碳纤维束经过树脂拉伸固化制备，其直径为1mm，长度为3mm。金属网固定短切棒材的图形为圆形，直径分别为30mm和20mm，小圆形在大圆形中叠放，且与圆形通孔同心(共用一个圆心)，具体形状与如图7(a)类似。

本实施例的含短切直立棒吸波复合材料的制备方法：

(1)按照环氧树脂:固化剂＝5:1的比例配制粘结剂；

(2)将制备好的边长200mm的活性碳毡电路屏用(1)所配制的粘结剂浸润，在完全浸润的碳毡电路屏上放置金属网，在金属网的孔中插入直径1mm，长度3mm的短切吸波棒，形成上述直径分别为30mm和20mm的同心圆组成的阵列，铺上玻璃纤维布，然后在真空条件下排气，固化，即得短切直立棒吸收波复合材料。

(3)所述步骤(2)的固化温度为45℃，固化时间为5h。

通过上述方法制得本实施例的一种含短切直立棒吸波复合材料，如图9所示：图中曲线1代表圆形通孔电路屏的吸波曲线；曲线2代表含有圆形通孔电路屏和金属网的吸波曲线；曲线3代表含有电路屏、金属网和短且棒材的吸波曲线。在2～18GHz范围内衰减大于10dB的频带为5.7-10.5GHz，带宽为4.8GHz，最低反射衰减值为-23.1dB；而只采用结构的相同参数的活性碳毡电路屏吸波复合材料(没有金属网和吸波棒材)，在2～18GHz范围内衰减大于10dB的频带为8.6-12.6GHz，带宽为4GHz，最低反射衰减值为-18.5dB，可见，相对于只有电路屏的对照样，实例1中含双层短切直立棒可增强吸收并使吸收带宽向低频移动，达到了对低频波段的选择性吸波效果。

实施例2

频率选择表面以周期性排列的圆形通孔为例，具体是指通孔按矩阵式排列形成圆形阵列，直径为28mm，相邻两圆形通孔的圆心距为36mm。

吸波材料为活性碳毡电路屏、金属网和碳毡为正方形，边长为200mm。

短切直立吸波棒采用碳纤维束经过树脂拉伸固化制备，其直径为1mm，长度为3mm。金属网固定短切棒材的图形为圆形，直径为10mm，与圆形通孔同心，具体形状如图7(a)所示。

本实施例的含短切直立棒吸波复合材料的制备方法：

(1)按照环氧树脂:固化剂＝5:1的比例配制粘结剂；

(2)将制备好的边长200mm的活性碳毡电路屏用(1)所配制的粘结剂浸润，在完全浸润的碳毡电路屏上放置金属网，在金属网的孔中插入直径1mm，长度3mm的短切吸波棒，形成上述直径为10mm圆形阵列，铺上玻璃纤维布，然后在真空条件下排气，固化，即得短切直立棒吸收波复合材料。

(3)所述步骤(2)的固化温度为45℃，固化时间为5h。

通过上述方法制得本实施例的一种含短切直立棒吸波复合材料，其中活性碳毡电路屏(没有金属网和吸波棒材)的吸波曲线如图10，在2～18GHz范围内衰减大于10dB的频带为7.1-13GHz，带宽为5.9GHz，最低反射衰减值为-27.1dB，推测在此电路屏的通孔中利用金属网固定直径为10mm的同心圆形短且棒吸波材料，在2～18GHz范围内衰减大于10dB的频带为5-10GHz，带宽为7GHz，最低反射衰减值为-30dB以上。

Claims (7)

1.一种含短切直立棒吸收波复合材料，其特征在于：所述复合材料包括：树脂、活性碳毡电路屏、金属网、短切直立吸波棒和玻璃纤维布，其中活性碳毡电路屏上分布周期性通孔，短切吸波棒材由金属网固定，设计排布样式，并直立嵌入周期性通孔内。

2.根据权利要求1所述的一种含短切直立棒吸收波复合材料，其特征在于：所述短切直立吸波棒直径为0.5～1mm，长度为3～5mm。

3.根据权利要求1所述的一种含短切直立棒吸收波复合材料，其特征在于：所述短切直立吸收波棒为碳材料、磁性材料中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种含短切直立棒吸收波复合材料，其特征在于：所述排列样式为圆形、三角形、十字架、菱形、五角星、六边形中的一种。

5.一种如权利要求1所述的含短切直立棒吸收波复合材料的制备方法，包括：

(1)按照环氧树脂和固化剂的质量比为5:1的比例配制得到粘结剂；

(2)按照碳毡电路屏层、金属网固定的直立短切吸波棒层和玻璃纤维布层顺序浸润粘接剂铺层，然后在真空条件下排气，固化，即得短切直立棒吸收波复合材料。

6.根据权利要求5所述的一种含短切直立棒吸收波复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中环氧树脂为环氧树脂6002，固化剂为固化剂T-31。

7.根据权利要求5所述的一种含短切直立棒吸收波复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中固化温度为40-60℃，固化时间为3-5h。