CN1075972A - 毫米波宽频带吸波涂料 - Google Patents

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陈重
李世智
蒋坤华
张文生
崔正勤
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Beijing Institute of Technology BIT
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Abstract

本发明涉及一种用于吸收毫米波段电磁波的吸 波涂料。它由多种碳化硅、炭黑、粘合剂混合构成，并 分层采用不同配方配制和涂在载体上，采用本发明可 降低金属物体毫米波散射强度，同时提高其辐射强 度。可用于军事武器装备，有效地降低被敌方主动与 被动毫米波探测器发现的概率，实现毫米波隐身，也 可用于民用的各类毫米波通信、探测设备及其测试场 地环境的隔离和屏蔽。

Description

毫米波宽频带吸波涂料
本发明涉及一种用于吸收毫米波段电磁波的吸波涂料。
毫米波吸波涂料在国防及民用方面均有着广泛的应用前景，近年来该研究课题在国外倍受重视。据有关资料介绍，美俄英日等国目前都在积极开展这方面的研究，并取得了相当的进展。如美国研制的该类材料，可在30～300GHz频带范围内(波长为10mm～1mm)将金属目标的反射波能量降低10～15dB；前苏联已将毫米波吸波涂料用于坦克涂车实验，达到了较好的隐身效果。
国内毫米波吸波涂料研究始于86年。几年来我们曾利用本单位的毫米波吸波涂料反射率测试仪为国内各研究单位进行了大量的同类材料测试。目前只有少数单位的实验样品可在8毫米波段(26.5～40GHz)范围内达到反射率低于-10dB的指标要求。但涂料的重复性和稳定性较差，剥离强度低，对涂层厚度的公差精度要求过高，因而无法在复杂形体上涂装。另处现有的在研涂料均为单波段材料(8毫米波段；26.5G～40G)，无法满足军用隐身所需的多波段宽频带要求。
本发明的目的在于提供一种用来降低金属物体毫米波散射强度，同时提高其辐射强度的涂料。用于军事武器装备，可有效地降低被敌方主动与被动毫米波探测器发现的概率，实现毫米波隐身。在民用方面，可用于各类毫米波通信、探测设备及其测试场地环境的隔离和屏蔽，例如减小无线支撑散射影响降低测试背景噪声和漏场吸收等，易于时各种复杂形体涂装，具有实际应用价值的毫米波全波段(26.5～300GHz)吸波材料。采用本发明配制的吸波涂料具有如下性能：
(1)采用多层涂装结构，阻抗渐变的宽频带匹配原理进行优化设计，并通过大量实例，确定每层参数所需的成分配比，因此具有很宽的吸波频带。经国内现有测量仪器测试在(26.5～97)GHz范围内，该材料样品的反射率，均低于-10dB。若涂装时对各层厚度加以控制，则反射率可达-15dB以下。本发明除具有较低的反射率外，还有与典型地物背景相近的毫米波辐射率，因而具有较好的毫米波被动隐身效果。
(2)可根据实用要求选定该材料表层面漆的色度及漆种，面漆类型及厚度对本材料的毫米波性能影响不大，因此该材料能与可见光、近红外隐身要求兼容。
(3)涂料涂层总厚度小于2mm，面密度低于3kg/m2，并具有较高的粘接强度、机械强度和耐温性能。
(4)本发明可采用喷涂、刷涂、刮涂方法，对各层厚度的公差要求较低，适于各种复杂形体的涂装。
本发明的目的是通过以下方案来实现：由多种碳化砖、碳黑、粘合剂混合构成的薄层，分八层配制并涂装。本发明的制备方法是按上述比例将碳化硅、碳黑、环氧树脂和低分子聚酰胺树脂及少量丙酮稀释剂在常温下混合搅拌均匀，涂覆在载体上，在常温下固化。其所述的碳化硅为90#、120#、W40#三种。各层涂料的配方如下表(以克为单位)：
层数 碳化硅 乙炔碳墨 E44环氧树脂 651型低分子聚酰胺树脂
    1  90#  62g     5g     23g     10g
    2  90#  51g     3g     32g     14g
    3  90#  44g     2g     37g     17g
    4  120# 30g     1.5g     47g     22g
    5  W40# 20g     1g     54g     25g
    6  W40# 20g     0.3g     55g     24g
    7     70g     30g
    8                          涂无光醇酸磁漆
涂料分八层刷涂。第一层涂料至少以1kg/m2的量涂覆，第二层～第七层以0.15～0.25kg/m2的量涂覆，从第一层～第七层可采用刮涂或多次刷涂，第八层采用一般油漆刷涂法。每层刷涂后需固化一天再刷下一层。
本发明的吸波机理属于电损耗阻抗渐变宽频带匹配原理。八个涂层通过配方设计，使各层阻抗值由小到大，损耗从大到小排列，形成金属表面低阻抗到自由空间高阻抗的渐变过渡，实现宽频带低反射的要求。各层涂料的阻抗值由计算机优化设计产生，所需各层阻抗值通过乙炔碳黑、环氧树脂、碳化砖的不同比例及选择碳化硅的粒度来实现。
本发明中所涉及到的原材料均为国内现有产品，无需再加工处理。在配制过程中，为降低稠度，可加入少量丙酮稀释。由于第一层涂层起主要吸收电磁能量的作用，因此该涂层的面密度在1kg/m2以上。因此本层较厚，为了避免挂流，稀释剂用量不可过多。第二～第七层均为阻抗匹配层，各涂层厚度以不漏刷即可，面密度每层在0.15～0.25kg/m2。
本发明与目前在研同类材料相比，具有如下优点：材料来源广泛，价格低廉。每平方米原料约60～70元，相当于同类在研材料的1/3～1/4。涂料配制简单，原材料不需加工处理，按照配方混合后可直接涂装。可采用刮涂、刷涂或喷涂方法，对涂层的厚度、精度要求低，适于各种复杂形体的涂装。由于本涂料为毫米波段宽频带吸波材料，在国内现有测试条件下，反射率低于-10dB以下的工作频带宽度已达70GHz以上(26.5～97GHz)，且性能稳定，重复性好。
下面通过实施例对本发明进一步说明：
第一层涂料：将90#的碳化硅62g、乙炔碳黑5g、E44环氧树脂23g、651型低分子聚酰胺树脂10g，加入10g丙酮在常温下混合搅拌均匀以1kg/m2的量涂覆在载体上，在常温下固化一天(24小时)，涂第二层涂料。第二层涂料：将90#碳化硅51g、乙炔碳黑3g、E44环氧树脂32g、651型低分子聚酰胺树脂14g，加入丙酮15g在常温下混合搅拌均匀，涂覆在载体第一层涂料上，以0.2kg/m2的量刷涂。在常温下固化24小时后刷涂第三层。第三层～第七层的涂料配方见附表。刷涂量与刷涂方法与第二层相同。第八层采用一般油漆刷涂，对军用可刷涂一层军绿色无光醇酸磁漆，在常温下刷涂2～3次。
按照上述配方、方法刷涂后的铝板样品，经过多次测试，性能大致接近。其测试数据如下：
               测试反射吸波率(-dB)
Figure 9310292200071
Figure 9310292200072

Claims (7)

1.一种用于吸收毫米波段电磁波的吸波涂料，其特征在于它是由多种碳化硅、碳黑、粘合剂混合构成的薄层，分八层配制并涂装。
2.如权利要求1所述的吸波涂料，其特征在于所述的粘合剂为环氧对脂和低分子聚酰胺树脂。
3.如权利要求1所述的吸波涂料，其特征在于所述的碳化硅为90#、120#、W40#三种。
4.如权利要求1所述的吸波涂料，其特征在于各层涂料的配方为：
第一层：90#碳化硅  62g+乙炔碳黑 5g+E44环氧树脂 23g+651型低分子聚酰胺树脂10g，
第二层：90#碳化硅  51g+乙炔碳黑  3g+E44环氧树脂  32g+651型低分子聚酰胺树脂14g，
第三层：90#碳化硅 44g+乙炔碳黑 2g+E44环氧树脂 37g+651型低分子聚酰胺树脂17g，
第四层：120#碳化硅 30g+乙炔碳黑 1.5g+E44环氧树脂47g+651型低分子聚酰胺树脂22g，
第五层：W40#碳化硅 20g+乙炔碳黑 1g+E44环氧树脂 54g+651型低分子聚酰胺树脂25g，
第六层：W40#碳化硅 20g+乙炔碳黑 0.3g+E44环氧树脂55g+651型低分子聚酰胺树脂24g，
第七层：E44环氧树脂 70g+651型低分子聚酰胺树脂30g，
第八层：无光醇酸磁漆
5.一种如权利要求1所述的吸波涂料的制备方法：其特征在于按上述配方比例将碳化硅、碳黑、环氧树脂和低分子聚酰胺树脂、丙酮在常温下混合搅拌均匀，涂覆在载体上，在常温下固化。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于第一层涂料至少以1kg/m2的量涂覆，第二层至第七层以0.15～0.2kg/m2的量涂覆，上述七层采用刮涂或多次刷涂，第八层采用一般油漆刷涂法。
7.如权利要求6所述的制备与法，其特征在于每层刷涂后需固化24小时在常温下再刷下一层。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1664960B (zh) * 2005-04-01 2012-03-21 张宇桥 难燃型吸波基材及制作工艺
CN103880426A (zh) * 2012-12-19 2014-06-25 辽宁法库陶瓷工程技术研究中心 一种宽频带碳化硅耐高温吸波涂层及制备方法
CN105255242A (zh) * 2015-09-17 2016-01-20 上海大学 一种具有吸波功能的纳米涂层的制造方法
CN107021865A (zh) * 2017-05-26 2017-08-08 北京理工大学 可干扰可见光、红外及毫米波的宽频段烟幕材料

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