CN109786962B - 频率选择天线罩的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种频率选择天线罩的制备方法，属于航天器天线罩技术领域。包括以下步骤：(1)将KH550与碳酸钠溶于水后，在60±5℃下反应6～7小时，即得含氨基的纳米二氧化硅溶胶；(2)将KH560与碳酸钠溶于水后，在75±5℃下反应4～5小时，即得含环氧基的纳米二氧化硅溶胶；(3)取钯催化剂溶于水中形成钯催化剂水溶液，再将其与步骤(1)所得含氨基的纳米二氧化硅溶胶、步骤(2)所得含环氧基的纳米二氧化硅溶胶混匀后即得纳米金属乳液；(4)在介质面上需要金属的区域涂覆步骤(3)所得的纳米金属乳液；(5)待纳米金属乳液固化在介质面上后，再经过化学镀铜和电镀铜后即得成品。本发明的制备方法操作简便，效率快，成本低。

Description

频率选择天线罩的制备方法
技术领域
本发明属于航天器天线罩技术领域，具体涉及一种频率选择天线罩的制备方法。
背景技术
频率选择表面(Frequency Selective Surface，简称FSS)，是一种二维周期结构，由介质表面上周期排列的金属贴片或者金属屏上周期排布的缝隙单元构成，对通过该结构的电磁波具有带通(贴片)或者带阻(缝隙)的作用，相当空域过滤器，具有对入射角度和极化不敏感，频率选择性良好等优良性能。常用于制作天线罩以达到航空航天中的雷达天线屏蔽与隐身，可用作天线的副反射面，也可以用作卫星通信用的极化选择器和极化分离器等。
目前频率选择天线罩的制备通常是将金属结构单元采用贴片的形式附着在介质面上，贴片法只适用于平面结构形式的基材表面制备金属图案，而这种方法在抛物面等异形的介质面上难以操作。目前对于抛物面等异性介质面上制备金属结构单元的方法有三维立体曝光显影技术，该方法制作成本非常高且周期长。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种频率选择天线罩的制备方法，包括以下步骤：
(1)将KH550与碳酸钠溶于水后，在60±5℃下反应6～7小时，即得含氨基的纳米二氧化硅溶胶；
(2)将KH560与碳酸钠溶于水后，在75±5℃下反应4～5小时，即得含环氧基的纳米二氧化硅溶胶；
(3)取钯催化剂溶于水中形成钯催化剂水溶液，再将其与步骤(1)所得含氨基的纳米二氧化硅溶胶、步骤(2)所得含环氧基的纳米二氧化硅溶胶混匀后即得纳米金属乳液；
(4)在介质面上需要金属的区域涂覆步骤(3)所得的纳米金属乳液；
(5)待纳米金属乳液固化在介质面上后，再经过化学镀铜和电镀铜后即得成品。
进一步地，上述的制备方法，步骤(1)中，所述KH550、水以及碳酸钠的质量比为8～12:26～32:0.3～0.55，优选为10:30:0.48。
进一步地，上述的制备方法，步骤(2)中，所述KH560、水以及碳酸钠的质量比为8～12:26～32:0.6～0.75，优选为10:30:0.62。
进一步地，上述的制备方法，步骤(3)中，所述钯催化剂选自PdCl2、Pd(NO3)2；所述钯催化剂与水的质量比为0.3～1:5。
进一步地，上述的制备方法，步骤(3)中，所述含氨基的纳米二氧化硅溶胶、含环氧基的纳米二氧化硅溶胶与钯催化剂水溶液的质量比为0.5～2:1～3:0.03～0.1，优选为1:2:0.05。
进一步地，上述的制备方法，步骤(3)中，所述纳米金属乳液的粘度为0.03～0.05Pa.s(25℃)。
进一步地，上述的制备方法，步骤(4)中，所述介质面材料为树脂基复合材料。
进一步地，上述的制备方法，所述树脂基复合材料为玻璃纤维增强塑料。
玻璃纤维增强塑料是指玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。
优选地，所述玻璃纤维增强塑料选自石英玻璃纤维增强氰酸酯树脂或石英玻璃纤维增强环氧树脂。
进一步地，上述的制备方法，步骤(5)中，所述纳米金属乳液在介质面上固化后的厚度为5-8μm。
进一步地，上述的制备方法，步骤(5)中，所述化学镀铜的厚度为2～4μm；所述电镀铜的厚度为30～50μm。
进一步地，上述的制备方法，步骤(5)中，所述纳米金属乳液的固化条件为55℃～65℃下固化3～6小时。
本发明的有益效果：本发明通过在抛物面等异形介质面上需要金属化处理的地方涂覆纳米金属乳液，然后可以在纳米金属乳液涂层区域通过化学镀铜以及电镀铜将铜沉积在异形介质面上，操作简便，效率快，成本低。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。例如，本发明的纳米金属乳液固化层的厚度、化学镀铜的厚度以及电镀铜的厚度均可以根据实际情况进行调节，并不局限于本发明限定的数值。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为实施例1制备得到的频率选择天线罩成品图。
图2为实施例2制备得到的频率选择天线罩成品图。
具体实施方式
实施例1
(1)100g KH-550、300g二次蒸馏水、4.8g碳酸钠加入1000ml三颈反应瓶中，搅拌(120转/min)10分钟待KH-550和碳酸钠完全溶解于蒸馏水中，升温至60±2℃，保温反应6小时，即得含活性胺基的纳米SiO2溶胶(溶胶A)，固含量为22％，粒径为20±2nm。
(2)将100g KH-560、300g蒸馏水、6.2g碳酸钠加入1000ml三颈反应瓶中，搅拌(120转/min)20分钟，待KH-560和碳酸钠完全溶解于蒸馏水中，升温至75±2℃，保温反应4.5小时，即得含活性环氧基纳米SiO2溶胶(溶胶B)，固含量23％，粒径20±2nm。
(3)将0.5g PdCl2溶于5ml水中形成PdCl2水溶液。
(4)将100g步骤(1)所得溶胶A、200g步骤(2)所得溶胶B以及5g步骤(3)所得PdCl2水溶液加入1000ml烧杯中，室温搅拌(120转/min)30分钟，即得纳米金属乳液，粘度为0.03Pa.s(25℃)。
(5)在抛物面形的石英玻璃纤维增强环氧树脂上需要金属的区域涂覆步骤(4)制备得到的纳米金属乳液，然后在55℃下固化6h，即得具有纳米金属涂层厚度为5μm的石英玻璃纤维增强环氧树脂。
(6)在具有纳米金属涂层的石英玻璃纤维增强环氧树脂上先进行化学镀铜，镀层厚度为2μm，然后进行电镀铜，镀层厚度为30μm，最终即得成品(见图1)。
实施例2
(1)100g KH-550、300g二次蒸馏水、4.8g碳酸钠加入1000ml三颈反应瓶中，搅拌(120转/min)10分钟待KH-550和碳酸钠完全溶解于蒸馏水中，升温至60±2℃，保温反应6小时，即得含活性胺基的纳米SiO2溶胶(溶胶A)，固含量为22％，粒径为20±2nm。
(2)将100g KH-560、300g蒸馏水、6.2g碳酸钠加入1000ml三颈反应瓶中，搅拌(120转/min)20分钟，待KH-560和碳酸钠完全溶解于蒸馏水中，升温至75±2℃，保温反应4.5小时，即得含活性环氧基纳米SiO2溶胶(溶胶B)，固含量23％，粒径20±2nm。
(3)将0.8g Pd(NO3)2溶于5ml水中形成Pd(NO3)2水溶液。
(4)将100g步骤(1)所得溶胶A、200g步骤(2)所得溶胶B以及6g步骤(3)所得Pd(NO3)2水溶液加入1000ml烧杯中，室温搅拌(120转/min)30分钟，即得纳米金属乳液，粘度为0.05Pa.s(25℃)。
(5)在锥形的石英玻璃纤维增强氰酸酯树脂上需要金属的区域涂覆步骤(4)制备得到的纳米金属乳液，然后在55℃下固化6h，即得具有纳米金属涂层厚度为8μm的石英玻璃纤维增强环氧树脂。
(6)在具有纳米金属涂层的石英玻璃纤维增强环氧树脂上先进行化学镀铜，镀层厚度为4μm，然后进行电镀铜，镀层厚度为40μm，最终即得成品(见图2)。

Claims (12)

1.频率选择天线罩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将KH550与碳酸钠溶于水后，在60±5℃下反应6~7小时，即得含氨基的纳米二氧化硅溶胶；
（2）将KH560与碳酸钠溶于水后，在75±5℃下反应4~5小时，即得含环氧基的纳米二氧化硅溶胶；
（3）取钯催化剂溶于水中形成钯催化剂水溶液，再将其与步骤（1）所得含氨基的纳米二氧化硅溶胶、步骤（2）所得含环氧基的纳米二氧化硅溶胶混匀后即得纳米金属乳液；
（4）在介质面上需要金属的区域涂覆步骤（3）所得的纳米金属乳液；
（5）待纳米金属乳液固化在介质面上后，再经过化学镀铜和电镀铜后即得成品；
所述含氨基的纳米二氧化硅溶胶、含环氧基的纳米二氧化硅溶胶与钯催化剂水溶液的质量比为0.5~2:1~3:0.03~0.1。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述KH550、水以及碳酸钠的质量比为8~12:26~32:0.3~0.55。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述KH550、水以及碳酸钠的质量比为10:30:0.48。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述KH560、水以及碳酸钠的质量比为8~12:26~32:0.6~0.75。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述KH560、水以及碳酸钠的质量比为10:30:0.62。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述钯催化剂选自PdCl2、Pd(NO3)2；所述钯催化剂与水的质量比为0.3~1:5。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述含氨基的纳米二氧化硅溶胶、含环氧基的纳米二氧化硅溶胶与钯催化剂水溶液的质量比为为1:2:0.05。
8.根据权利要求1~7任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述介质面材料为树脂基复合材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述树脂基复合材料为玻璃纤维增强塑料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，所述纳米金属乳液在介质面上固化后的厚度为5-8μm。
11.根据权利要求9或10所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，所述化学镀铜的厚度为2~4μm；所述电镀铜的厚度为30~50μm。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，所述纳米金属乳液的固化条件为55℃~65℃下固化3~6小时。
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