CN109526192A - 吸波复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种吸波复合材料。该吸波复合材料的结构从表层到里层依次为：电介质层、磁介质层、反射层，其中电介质层的结构可以为电介质吸收剂浓度从电磁波入射方向逐渐递增的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向先增加后减小的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向增加和减小交替变化的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向保持不变的结构等；电介质层包括电介质吸收剂、树脂、纤维布；磁介质层包括磁介质吸收剂、树脂和纤维布。吸波复合材料的过程包括：制备吸波树脂胶料；制备吸波胶膜；制备吸波预浸料；制备吸波复合材料。本发明提出的吸波复合材料，一定程度上减轻了吸波复合材料的重量，提高了吸波复合材料的宽频吸波性能。

Description

吸波复合材料
技术领域
本发明涉及复合材料以及吸波材料的技术领域，尤其是涉及一种吸波复合材料的设计及制备。
背景技术
吸波复合材料是一种兼顾吸波和承载防护能力的结构型功能材料，用这种材料工艺制成的结构部件可取代或部分替换目标本体上对应的金属结构，从而降低目标被雷达探测到的可能性，并且大幅度降低武器装备的重量。吸波复合材料受到了国内外高度重视，并迅速发展进入工程应用阶段。
吸波复合材料主要由吸收剂、树脂基体、增强纤维布组成。吸收剂主要包括电介质类吸收剂和磁介质类吸收剂。目前用磁介质类吸收剂制备的吸波复合材料，在一定的厚度下，已能够在1～18GHz频率范围的某一频段实现较好的吸波性能。但其缺点在于磁介质吸收剂一般密度较大，而且填充重量比较大，导致吸波复合材料结构件的重量增加，同时较大的填充重量会导致某些力学性能指标的下降。
而采用电介质类吸收剂制备的吸波复合材料，往往只需要较低重量的吸收剂填充就能在较高频段实现良好吸波性能，大大降低了吸波复合材料的重量，但是在一定厚度限制下其难以在低频段具备较好吸波性能。
发明内容
本发明的目的是：提出一种吸波复合材料，降低吸波复合材料重量的同时，能同时兼顾高频段与低频段的吸波性能。
本发明提供了一种将两类吸收剂结合实现吸波复合材料高低频兼顾吸波性能的思路和方法。本发明的技术方案是：
吸波复合材料的结构从电磁波入射方向的表层到里层依次为：电介质层、磁介质层、反射层，其中电介质层包括以下一种或者多种：电介质吸收剂、树脂、纤维布；
磁介质层包括以下一种或者多种：磁介质吸收剂、树脂和纤维布；
反射层包括以下一种或者多种：树脂、纤维布；
电介质层的结构包括以下一种或者多种结构：电介质吸收剂浓度从电磁波入射方向逐渐递增的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向先增加后减小的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向增加和减小交替变化的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向保持不变的结构；
电介质型吸收剂包括以下一种或者多种：炭黑、导电高聚物、金属超细粉、石墨烯、碳纳米管、导电颗粒和导电纤维。
磁介质吸收剂包括以下一种或者多种：铁氧体、多晶铁纤维、磁性金属微粉、羰基铁粉。
树脂为以下树脂中的一种或者多种：
环氧树脂、酚醛树脂、氰酸脂、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。
纤维布为以下纤维布中的一种或者多种：
玻璃纤维布、碳纤维布、芳纶纤维布、石英纤维布或聚乙烯纤维布。
制备吸波复合材料的过程包括：制备吸波树脂胶料；制备吸波胶膜；制备吸波预浸料；制备吸波复合材料。
电介质吸收剂占树脂胶膜的重量百分比为0.001％～50％。磁介质吸收剂占树脂胶膜的重量百分比为0.001％～85％。
吸波预浸料中的纤维布与树脂的重量比为3:1～0.5:1。
吸波预浸料的面密度40g/m2～500g/m2。
本发明由于能够将具有高频吸收特征且重量较轻的电介质型吸波材料阻抗渐变结构层和具有低频吸波特征的磁性吸波层相结合，降低吸波复合材料重量的同时，能兼顾高频段与低频段的吸波性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例的层板结构示意图；
图2是本发明一实施例的吸波复合材料反射率曲线的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示意性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体设置和方法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了结构、方法、器件的任何改进、替换和修改。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明吸波复合材料层间结构示意图。
如图1所示，该吸波复合材料(10)结构从表层到里层依次为电介质层(11)、磁介质层(12)、反射层(13)。
在一些实施例中，电介质层的结构可以为电介质吸收剂浓度从电磁波入射方向逐渐递增的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向先增加后减小的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向增加和减小交替变化的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向保持不变的结构等；电介质层包括电介质吸收剂、树脂、纤维布；磁介质层包括磁介质吸收剂、树脂和纤维布。
在一些实施例中，吸波复合材料(10)制备的步骤如下：
S1、制备吸波树脂胶料：
制备电介质吸波树脂胶料：将电介质吸收剂与树脂与树脂按0.0001：1～0.5:1的比例混合分散；制备磁介质吸波树脂胶料：将磁介质吸收剂与树脂按9：1～17:3的比例混合分散；
S2、制备吸波胶膜：采用热熔法预浸机将吸波树脂胶料制备成吸波胶膜，吸波胶膜的面密度为20g/m2～300g/m2；
S3、制备吸波预浸料：用合膜机将吸波胶膜与纤维布复合制备出吸波预浸料；
S4、制备吸波复合材料：将制备出的吸波预浸料按碳纤维预浸料、磁介质型吸波预浸料、电介质吸波预浸料的顺序铺贴。采用模压成型、热压罐成型或者真空袋成型。
本发明采用的多层吸波结构，从电磁波入射方向看，电介质层在表面，主要吸收高频电磁波，磁介质层在下面，主要吸收低频电磁波。这种结构能一定程度上实现两者吸收频带的兼容，同时发挥电介质吸收剂在高频段吸波性能好以及部分磁介质吸收剂能在低频段吸波性能好的作用，而且有效控制了吸波复合材料的重量。
下面列举2个实施例，具体说明吸波复合材料(10)制备的步骤。
实施例1可以如下所示：
制备吸波树脂胶料：将某种短切导电纤维分别以质量分数0.5％和1.2％加入熔融后的环氧树脂当中，混合、搅拌分散2.5h至短切导电纤维达到分散均匀状态，制成电介质吸波胶料一和二。将某磁介质吸收剂与环氧树脂以3:1混合制得吸波胶料三。
制备吸波胶膜：采用热熔法预浸机将吸波树脂胶料制备成三种吸波胶膜，面密度分别为50g/m2、50g/m2和150g/m2，另以纯环氧树脂制备面密度为50g/m2的胶膜。
制备吸波预浸料：用合膜机将以上四种胶膜分别与玻璃纤维布经压辊挤压复合制备出四种吸波预浸料A、B、C、D；
实施例2可以如下所示：
制备吸波复合材料：将制备出的吸波预浸料按吸波预浸料C四层、吸波预浸料B两层、预浸料D一层吸波预浸料A四层、预浸料D两层的顺序从下往上铺贴。采用模压成型得到层板吸波复合材料，例如，吸波复合材料成型后层板厚度可以为3.0mm。
图2是本发明一实施例的吸波复合材料反射率曲线的示意图。
如图2所示，该反射率-频率曲线的示意图的横坐标可以是Frequency/GHz，纵坐标可以是Reflectivity/GHz。
基于图2可以得到：由于能够将具有高频吸收特征且重量较轻的电介质型吸波材料阻抗渐变结构层和具有低频吸波特征的磁性吸波层相结合，降低吸波复合材料重量的同时，能兼顾高频段与低频段的吸波性能。
需要说明的是，上述流程操作可以进行不同程度的组合应用，为了简明，不再赘述各种组合的实现方式，本领域的技术人员可以按实际需要将上述的操作步骤的顺序进行灵活调整，或者将上述步骤进行灵活组合等操作。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸波复合材料(10)，其特征在于，其中：
所述吸波复合材料(10)的结构从表层到里层依次为：电介质层(11)、磁介质层(12)、反射层(13)，其中：
所述电介质层(11)包括以下一种或者多种：电介质吸收剂、树脂、纤维布；
所述磁介质层(12)包括以下一种或者多种：磁介质吸收剂、树脂和纤维布；
所述反射层(13)包括以下一种或者多种：树脂、纤维布。
2.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于，所述电介质层(11)的结构包括以下一种或者多种结构：
电介质吸收剂浓度从电磁波入射方向逐渐递增的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向先增加后减小的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向增加和减小交替变化的结构、电介质吸收剂浓度电磁波入射方向保持不变的结构。
3.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于：所述电介质型吸收剂包括以下一种或者多种：
炭黑、导电高聚物、金属超细粉、石墨、石墨烯、碳纳米管、导电颗粒和导电纤维。
4.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于：所述磁介质吸收剂包括以下一种或者多种：
铁氧体、多晶铁纤维、磁性金属微粉、羰基铁粉。
5.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于，所述树脂为以下树脂中的一种或者多种：
环氧树脂、酚醛树脂、氰酸脂、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。
6.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于，所述纤维布为以下纤维布中的一种或者多种：
玻璃纤维布、碳纤维布、芳纶纤维布、石英纤维布或聚乙烯纤维布。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的吸波复合材料，其特征在于，制备所述吸波复合材料(10)的过程包括：
制备吸波树脂胶料；
制备吸波胶膜；
制备吸波预浸料；
制备吸波复合材料。
8.根据权利要求7所述的吸波复合材料，其特征在于，其中：
所述电介质吸收剂占所述树脂胶膜的重量百分比为0.001％～50％；
所述磁介质吸收剂占所述树脂胶膜的重量百分比为0.001％～85％。
9.根据权利要求8所述的吸波复合材料，其特征在于：所述吸波预浸料中的所述纤维布与所述树脂的重量比为：
3:1～0.5:1。
10.根据权利要求8或9所述的吸波复合材料，其特征在于：所述吸波预浸料的面密度为：
40g/m2～500g/m2。
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