CN111854532B - 一种隐身防弹材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种隐身防弹材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种隐身防弹材料及其制备方法和用途。所述隐身防弹材料包括交替层叠设置的吸波材料复合层和防弹层；所述吸波材料复合层由超材料层和基底层复合而成；所述超材料层是由电阻片周期性排列组成的电阻片阵列；所述电阻片的形状为正方形。所述隐身防弹材料是通过先在基底层上复合电阻片阵列，形成吸波材料复合层，然后与防弹层材料按次序叠放，层压复合为一体的方法制备得到。本发明提供的隐身防弹材料厚度较小，且兼具有良好的防弹功能和宽频隐身功能，可用作军事车辆、飞机或探测器的防护材料。

Description

一种隐身防弹材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于隐身防弹技术领域，具体涉及一种隐身防弹材料及其制备方法和用途。
背景技术
在国防军事领域，各种新型探测手段和精确制导技术飞速发展，战场变得越来越“小”、越来越“透明”，隐身的重要性与日俱增。随着相控阵等技术的发展，雷达探测技术得到长足的发展，各国部署了大量的预警机、地面雷达和海基雷达等雷达波探测系统，雷达探测频率主要覆盖1-18GHz。超宽频装备隐身为武器系统的生存提供了重要保证，成为军事领域中的首要高技术。在复杂多变的电磁环境中，装甲车辆在未来作战中将会遭受全方位更加致命的攻击，对于防护技术提出了许多新的、更高的要求。
目前，单一的纯金属装甲的重量和厚度导致装甲车辆的机动性能较差，不能满足空中运输、快速部署的要求，而且不具备雷达波隐身性能。传统的隐身材料主要为隐身涂料和结构型隐身材料。
隐身涂料易于与装甲材料复合，在使用维护方面有一定的优势，但重量、吸波带宽、耐热方面的问题受限于材料本身的性质，很难解决。结构型吸波材料虽然在强度、韧性，乃至重量方面有一定的优势，但由于其电磁波吸收机理方面没有突破，仍然是以提高吸收剂损耗来增强电磁波吸收，因而为了实现超宽带隐身，需要较厚的吸波材料；而且结构型隐身材料难以与防弹装甲材料复合成型为一体，不能满足现代武器装备隐身防弹一体化的需求，亟需研制新一代的一体化隐身防弹材料。
CN 105659794B公开了一种防弹/隐身一体化轻质装甲材料，由陶瓷层、纤维增强复合材料层和陶瓷层与纤维增强复合材料层之间夹设的高强玻璃纤维布增强复合材料层组成；高强玻璃纤维布增强复合材料层包括多片高强玻璃纤维布和其间夹设的1～3层非晶态金属薄带网；其中，纤维增强复合材料层由层叠放置的碳纤维布层与芳纶纤维布层，所述高强玻璃纤维布增强复合材料层置于所述碳纤维布层一面。其利用非晶态金属薄带网本身的磁滞损耗、涡流损耗等性能吸收电磁波，但是其吸波频段为8-40GHz，不适用于低频雷达波。
因此，有待于研制一种具有较宽吸波频带和较高吸收率的隐身防弹材料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种隐身防弹材料及其制备方法和用途。该隐身防弹材料兼具有良好的防弹功能和宽频隐身功能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种隐身防弹材料，包括交替层叠设置的吸波材料复合层和防弹层；
所述吸波材料复合层由超材料层和基底层复合而成；
所述超材料层是由电阻片周期性排列组成的电阻片阵列；
所述电阻片的形状为正方形。
本发明采用超材料层与防弹层进行阻抗匹配设计，实现了电磁波到材料内部的阻抗匹配，使层间层内结构之间产生耦合效应，将入射的电磁波耦合在材料内部进行吸收，从而实现隐身功能；再通过将化学性质相似的基底层和防弹层材料加热塑性成型为一体，保证了各层之间的结合强度，从而实现了隐身防弹一体化。
作为本发明的优选技术方案，所述隐身防弹材料包括依次叠合的第一防弹层、第一超材料层、第一基底层、第二防弹层、第二超材料层、第二基底层、第三防弹层、第三超材料层、第三基底层、第四防弹层、第四超材料层、第四基底层和第五防弹层；
所述第一超材料层、第二超材料层、第三超材料层、第四超材料层分别是由多个第一电阻片、多个第二电阻片、多个第三电阻片、多个第四电阻片周期性排列组成的电阻片阵列；
所述第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片的形状为正方形。
如无特殊说明，本发明中第一超材料层均设置为靠近电磁波源，第四超材料层均设置为远离电磁波源。超材料层的数量为四层，若超材料层的层数减少，则隐身防弹材料的吸波频带会明显变窄，达不到宽频吸波的效果；若超材料层的层数增加，虽然隐身防弹材料的吸波频带会变宽，但对电磁波的吸收率会明显降低，隐身效果变差。
在本发明一实施方式中，所述第一电阻片的方阻为150-300Ω，例如可以是150Ω、160Ω、180Ω、200Ω、220Ω、230Ω、250Ω、260Ω、280Ω或300Ω等；边长为20-38mm，例如可以是20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、32mm、33mm、35mm、36mm或38mm等；
所述第二电阻片的方阻为100-500Ω，例如可以是100Ω、120Ω、150Ω、180Ω、200Ω、220Ω、250Ω、280Ω、300Ω、320Ω、350Ω、380Ω、400Ω、420Ω、450Ω、480Ω或500Ω等；边长为14-24mm，例如可以是14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm或24mm等；
所述第三电阻片的方阻为100-600Ω，例如可以是100Ω、120Ω、150Ω、180Ω、200Ω、220Ω、250Ω、280Ω、300Ω、320Ω、350Ω、380Ω、400Ω、420Ω、450Ω、480Ω、500Ω、520Ω、550Ω、580Ω或600Ω等；边长为16-26mm，例如可以是16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm或26mm等；
所述第四电阻片的方阻为50-250Ω，例如可以是50Ω、60Ω、70Ω、80Ω、90Ω、100Ω、120Ω、130Ω、150Ω、160Ω、180Ω、200Ω、220Ω、230Ω或250Ω等；边长为22-38mm，例如可以是22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm、35mm、36mm、37mm或38mm等。
本发明通过对上述四种电阻片的电阻和尺寸进行设计，与防弹层相匹配，实现了电磁波到隐身防弹材料内部的阻抗匹配，其对频率为1-8GHz的电磁波的反射率≤-8dB。其中，第一电阻片的电阻和尺寸均较大，目的是增加对入射电磁波的初次吸收率。第四电阻片的电阻较小而尺寸较大，主要目的是增加对电磁波的反射，将到达第四超材料层的电磁波反射回去再次进行吸收，从而增加隐身防弹材料整体对电磁波的吸收率。
本发明中，第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片的电阻和尺寸优选保持在上述特定的范围内。若其电阻过大，则隐身防弹材料对低频电磁波的吸收会减少；若其电阻过小，则隐身防弹材料对电磁波的吸收能力变差，甚至丧失吸波功能；若其尺寸过大，则隐身防弹材料的吸波频带会向低频方向移动，且吸收率下降；若其尺寸过小，则隐身防弹材料的吸波频带会向高频方向移动，对雷达波的吸收减少，隐身效果变差。
优选地，所述第一超材料层、第二超材料层、第三超材料层和第四超材料的电阻片阵列的排列周期相等，为40-45mm；例如可以是40mm、41mm、42mm、43mm、44mm或45mm等。
优选地，所述第二超材料层与所述第三超材料层之间的距离为1-2mm；例如可以是1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm或2mm等。
需要说明的是，上述第二超材料层与第三超材料层之间的距离等于第二基底层与第三防弹层的厚度。
本发明中，第二超材料层与第三超材料层之间的距离可通过调节第三防弹层的厚度进行控制。对于上述吸波频段为1-8GHz的隐身防弹材料，该距离增大或减小，均会导致隐身防弹材料的吸波带宽大幅变窄。
优选地，所述隐身防弹材料的总厚度为18-32mm；例如可以是18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm或32mm等。
在本发明另一实施方式中，所述第一电阻片的方阻为300-600Ω，例如可以是300Ω、320Ω、350Ω、380Ω、400Ω、420Ω、450Ω、480Ω、500Ω、520Ω、550Ω、580Ω或600Ω等；边长为18-22mm，例如可以是18mm、18.5mm、19mm、19.5mm、20mm、20.5mm、21mm、21.5mm或22mm等；
所述第二电阻片的方阻为300-500Ω，例如可以是300Ω、320Ω、350Ω、380Ω、400Ω、420Ω、450Ω、480Ω或500Ω等；边长为14-18mm，例如可以是14mm、14.5mm、15mm、15.5mm、16mm、16.5mm、17mm、17.5mm或18mm等；
所述第三电阻片的方阻为150-300Ω，例如可以是150Ω、160Ω、180Ω、200Ω、220Ω、230Ω、250Ω、260Ω、280Ω或300Ω等；边长为16-22mm，例如可以是16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、18.5mm、19mm、20mm、21mm、21.5mm或22mm等；
所述第四电阻片的方阻为50-150Ω，例如可以是50Ω、60Ω、70Ω、80Ω、90Ω、100Ω、120Ω、130Ω、140Ω或150Ω等；边长为16-20mm，例如可以是16mm、16.5mm、17mm、17.5mm、18mm、18.5mm、19mm、19.5mm或20mm等。
优选地，所述第一超材料层、第二超材料层、第三超材料层和第四超材料的电阻片阵列的排列周期相等，为22-26mm；例如可以是22mm、23mm、24mm、25mm或26mm等。
优选地，所述隐身防弹材料的总厚度为13-18mm；例如可以是13mm、14mm、15mm、16mm、17mm或18mm等。对于吸波频段为8-18GHz的隐身防弹材料，若其总厚度过大，则会导致隐身防弹材料在该频段内的吸收率下降。
本发明通过对上述四种电阻片的电阻和尺寸进行设计，与防弹层相匹配，实现了电磁波到隐身防弹材料内部的阻抗匹配，其对频率为8-18GHz的电磁波的反射率≤-10dB。
作为本发明的优选技术方案，所述第一基底层、第二基底层、第三基底层和第四基底层各自独立地为PE膜或芳纶板。
本发明中基底层的主要作用是作为超材料层的载体，并与防弹层通过塑性成型为一体。
优选地，所述第一基底层、第二基底层、第三基底层和第四基底层的厚度各自独立地为0.01-0.05mm；例如可以是0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm或0.05mm等。
作为本发明的优选技术方案，所述第一防弹层、第二防弹层、第三防弹层、第四防弹层和第五防弹层的介电常数各自独立地为2.3-2.8；例如可以是2.3、2.4、2.5、2.6、2.7或2.8等。
优选地，所述第一防弹层、第二防弹层、第三防弹层、第四防弹层和第五防弹层各自独立地包括至少一层纤维复合防弹材料。
需要说明的是，本发明对于第一防弹层、第二防弹层、第四防弹层和第五防弹层的厚度没有特殊限定，本领域技术人员可根据隐身防弹材料整体的厚度对其进行调节；第三防弹层的厚度则需根据第二超材料层与第三超材料层之间的距离进行调节。
优选地，所述纤维复合防弹材料为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纬布或芳纶纤维无纬布。
作为优选的，当基底层为PE膜时，纤维复合防弹材料选用超高分子量聚乙烯无纬布；当基底层为芳纶板时，纤维复合防弹材料则选用芳纶纤维无纬布，以便隐身防弹材料的各层材料能够更好地塑化成型为一体，提高整体的力学强度。
优选地，所述纤维复合防弹材料的面密度为140-200g/m2，例如可以是140g/m2、150g/m2、160g/m2、170g/m2、180g/m2、190g/m2或200g/m2等。
纤维复合防弹材料的面密度越大，其防弹性能越好，但也会导致隐身防弹材料整体的厚度较大。
优选地，所述纤维复合防弹材料的厚度为0.01-0.04mm；例如可以是0.01mm、0.02mm、0.03mm或0.04mm等。
作为本发明的优选技术方案，所述第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片是由碳浆油墨和环氧树脂的混合物固化后得到。
优选地，所述碳浆油墨与所述环氧树脂的质量比为1:1-10；例如可以是1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10等。
第二方面，本发明提供一种上述隐身防弹材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基底层上复合电阻片阵列，形成吸波材料复合层；
(2)将防弹层材料与步骤(1)得到的吸波材料复合层按次序叠放，然后层压复合为一体，得到所述隐身防弹材料。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)中所述复合电阻片阵列的方法为丝网印刷。
优选地，步骤(2)中所述层压是在真空层压机中进行。
优选地，所述层压的步骤为：抽真空至绝对压强为0.01-0.1Pa，先在压力为5-8MPa(例如5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa或8MPa等)，温度为100-110℃(例如100℃、101℃、102℃、103℃、104℃、105℃、106℃、107℃、108℃、109℃或110℃等)的条件下保持30-60min(例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等)；然后在压力为15-20MPa(例如15MPa、15.5MPa、16MPa、16.5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa或20MPa等)，温度为130-140℃(例如130℃、131℃、132℃、133℃、134℃、135℃、136℃、137℃、138℃、139℃或140℃等)的条件下保持1-1.5h(例如1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h等)。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在基底层上丝网印刷出电阻片阵列，形成吸波材料复合层；
(2)将防弹层材料与步骤(1)得到的吸波材料复合层按次序叠放在一起，置于真空层压机中，抽真空至绝对压强为0.01-0.1Pa，先在压力为5-8MPa，温度为100-110℃的条件下层压30-60min；然后在压力为15-20MPa，温度为130-140℃的条件下层压1-1.5h，得到所述隐身防弹材料。
第三方面，本发明提供一种上述隐身防弹材料的用途，所述隐身防弹材料用作军事车辆、飞机或探测器的防护材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的隐身防弹材料通过超材料层与防弹层进行阻抗匹配设计，使层间层内结构单元之间产生耦合效应，从而实现了吸波隐身功能；采用化学性质相似的基底层与防弹层材料，将二者加热塑性成型为一体，保证了层间的结合强度，从而实现隐身防弹一体化。相较于结构型隐身材料，本发明提供的隐身防弹材料无需使用大量的电磁波吸收剂，其整体厚度较薄，且对于1-8GHz的电磁波的反射率≤-8dB，对于8-18GHz的电磁波的反射率≤-10dB，具有良好的隐身功能，可用作军事、飞机或探测器的防护材料。
附图说明
图1为本发明实施例提供的隐身防弹材料的剖面结构示意图；
其中，11为第一防弹层，12为第一超材料层，13为第一基底层，21为第二防弹层，22为第二超材料层，23为第二基底层，31为第三防弹层，32为第三超材料层，33为第三基底层，41为第四防弹层，42为第四超材料层，43为第四基底层，51为第五防弹层，121为第一电阻片，221为第二电阻片，321为第三电阻片，421为第四电阻片。
图2为本发明实施例提供的隐身防弹材料在一个周期内的电阻片的结构示意图；
其中，121为第一电阻片，221为第二电阻片，321为第三电阻片，421为第四电阻片。
图3为实施例1提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图4为实施例2提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图5为实施例3提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图6为实施例4提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图7为实施例5提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图8为实施例6提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图9为实施例7提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图10为实施例8提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图11为实施例9提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图12为实施例10提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图13为实施例11提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图14为实施例12提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图15为对比例1提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图16为对比例2提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图17为实施例13提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图18为实施例14提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
图19为实施例15提供的隐身防弹材料对不同频率的电磁波的反射率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实例提供一种隐身防弹材料，如图1和图2所示，包括依次叠合的第一防弹层11、第一超材料层12、第一基底层13、第二防弹层21、第二超材料层22、第二基底层23、第三防弹层31、第三超材料层32、第三基底层33、第四防弹层41、第四超材料层42、第四基底层43和第五防弹层51；
其中，第一防弹层11、第二防弹层21、第三防弹层31、第四防弹层41和第五防弹层51均由UHMWPE无纬布组成，其厚度分别为8mm，7mm，1mm，6mm，5mm；
第一基底层13、第二基底层23、第三基底层33和第四基底层43的材料均为PE膜；
第一超材料层12是由多个第一电阻片121周期性排列组成的电阻片阵列，排列周期为40mm，第一电阻片121的形状为正方形，方阻为220Ω，边长为38mm；
第二超材料层22是由多个第二电阻片221周期性排列组成的电阻片阵列，排列周期为40mm，第二电阻片221的形状为正方形，方阻为200Ω，边长为22mm；
第三超材料层32是由多个第三电阻片321周期性排列组成的电阻片阵列，排列周期为40mm，第三电阻片321的形状为正方形，方阻为200Ω，边长为24mm，且第三超材料层32与第二超材料层22之间的距离为1mm(约等于第三防弹层31的厚度)；
第四超材料层42是由多个第四电阻片421周期性排列组成的电阻片阵列，排列周期为40mm，第四电阻片421的形状为正方形，方阻为100Ω，边长为36mm；
第一电阻片121、第二电阻片221、第三电阻片321和第四电阻片421的中心在同一条垂直于隐身防弹材料的轴线上，且外轮廓线相互平行；
隐身防弹材料的总厚度为27mm。
上述隐身防弹材料的制备方法如下：
(1)将碳浆油墨与环氧树脂按质量比1:10配制成电阻型油墨，然后根据所需的参数指标，分别在在4张PE膜上丝网印刷出第一电阻片121、第二电阻片221、第三电阻片321、第四电阻片421的阵列(电阻片的方阻可根据印刷厚度进行调节)；
(2)将UHMWPE无纬布与步骤(1)得到的印刷有电阻片阵列的PE膜按次序叠放在一起，置于真空层压机中，抽真空至绝对压强为0.01Pa，先在压力为5MPa，温度为100℃的条件下层压30min；然后在压力为20MPa，温度为130℃的条件下层压1h，得到所述隐身防弹材料。
实施例2
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的方阻为150Ω，边长为20mm；
第二电阻片221的方阻为100Ω，边长为14mm；
第三电阻片321的方阻为100Ω，边长为16mm，第三超材料层32与第二超材料层22之间的距离为1.3mm；
第四电阻片421的方阻为50Ω，边长为22mm。
实施例3
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的方阻为250Ω，边长为28mm；
第二电阻片221的方阻为400Ω，边长为18mm；
第三电阻片321的方阻为400Ω，边长为20mm，且第三超材料层32与第二超材料层22之间的距离为1.6mm；
第四电阻片421的方阻为180Ω，边长为26mm。
实施例4
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的方阻为300Ω，边长为32mm；
第二电阻片221的方阻为500Ω，边长为24mm；
第三电阻片321的方阻为600Ω，边长为26mm，且第三超材料层32与第二超材料层22之间的距离为2mm；
第四电阻片421的方阻为250Ω，边长为30mm；
第一防弹层11、第二防弹层21、第三防弹层31、第四防弹层41和第五防弹层51均由芳纶纤维无纬布组成；
第一基底层13、第二基底层23、第三基底层33和第四基底层43的材料均为芳纶板。
实施例5
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：第三超材料层32与第二超材料层22之间的距离为0.7mm。
实施例6
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：第三超材料层32与第二超材料层22之间的距离为2.3mm。
实施例7
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的方阻为330Ω，第二电阻片221的方阻为530Ω，第三电阻片321的方阻为630Ω，第四电阻片421的方阻为280Ω。
实施例8
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的方阻为120Ω，第二电阻片221的方阻为80Ω，第三电阻片321的方阻为80Ω，第四电阻片421的方阻为40Ω。
实施例9
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的边长为40mm，第二电阻片221的边长为26mm，第三电阻片321的边长为28mm，第四电阻片421的边长为40mm，排列周期为42mm。
实施例10
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的边长为18mm，第二电阻片221的边长为12mm，第三电阻片321的边长为14mm，第四电阻片421的边长为18mm。
实施例11
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一防弹层11、第二防弹层21、第三防弹层31、第四防弹层41和第五防弹层51的材料的介电常数为2.0。
实施例12
本实例提供一种隐身防弹材料，与实施例1的区别在于：
第一防弹层11、第二防弹层21、第三防弹层31、第四防弹层41和第五防弹层51的材料的介电常数为3.2。
对比例1
与实施例1的区别在于：第一电阻片121、第二电阻片221、第三电阻片321和第四电阻片421的边长均为24mm。
对比例2
与实施例1的区别在于：将第二防弹层21、第二超材料层22和第二基底层23去除。
实施例13
本实例提供一种隐身防弹板，与实施例1的区别在于：
第一电阻片121的方阻为500Ω，边长为22mm；
第二电阻片221的方阻为400Ω，边长为16mm；
第三电阻片321的方阻为200Ω，边长为20mm；
第四电阻片421的方阻为100Ω，边长为18mm；
第一超材料层12、第二超材料层22、第三超材料层32和第四超材料层42中电阻片的排列周期均为24mm；
第一防弹层11、第二防弹层21、第三防弹层31、第四防弹层41和第五防弹层51的厚度分别为3mm，4mm，3mm，2mm，3mm。
实施例14
本实例提供一种隐身防弹板，与实施例13的区别在于：
第一电阻片121的方阻为300Ω，边长为18mm；
第二电阻片221的方阻为300Ω，边长为14mm；
第三电阻片321的方阻为150Ω，边长为16mm；
第四电阻片421的方阻为50Ω，边长为16mm；
第一超材料层12、第二超材料层22、第三超材料层32和第四超材料层42中电阻片的排列周期均为22mm。
实施例15
本实例提供一种隐身防弹装甲，与实施例13的区别在于：
第一电阻片121的方阻为600Ω，边长为28mm；
第二电阻片221的方阻为500Ω，边长为18mm；
第三电阻片321的方阻为300Ω，边长为20mm；
第四电阻片421的方阻为150Ω，边长为26mm；
第一超材料层12、第二超材料层22、第三超材料层32和第四超材料层42中电阻片的排列周期均为26mm。
对上述实施例1-15和对比例1-2的吸波性能进行测试，测试方法如下：
根据GJB2038A-2011《雷达吸波材料反射率测试方法》给出的雷达波反射率测试方法进行测试。将收发天线摆放在拱形架上，将标准金属板放在样品台上，在主控计算机的控制下，将矢量网络分析仪的信号源通过功率放大器到发射天线发射出去，发射信号通过金属板反射到接收天线(此时相当于全反射)，最后矢量分析仪接收到此反射信号，获得一组数据；然后用待测样品替换标准金属板，系统再获取一组数据。通过两组数据相比可以得到被测样品的反射率。
上述测试的结果如图3-图19所示。
由图3-图6可以看出，实施例1-4提供的隐身防弹材料对1-8GHz的电磁波的反射率≤-8dB，具有较宽的吸波频段和较高的吸收率。由图17-图19可以看出，实施例13-15提供的隐身防弹材料对8-18GHz的电磁波的反射率≤-10dB，具有较宽的吸波频段和较高的吸收率。
当第二超材料层与第三超材料层之间的距离过小或过大时，均会导致隐身防弹材料的吸波带宽大幅变窄(图7和图8)。
当第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片的电阻过大时，隐身防弹材料对低频电磁波的吸收会减少(图9)；当其电阻过小时，隐身防弹材料对电磁波的吸收能力变差(图10)。
当第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片的尺寸过大时，隐身防弹材料的吸波频带向低频方向移动，且吸收率下降(图11)；当其尺寸过小时，隐身防弹材料的吸波频带会向高频方向移动，对雷达波的吸收减少(图12)，隐身效果变差。
当防弹层的介电常数过小或过大时，会影响超材料层和防弹层之间的阻抗匹配，导致隐身防弹材料对电磁波的吸收减少(图13和图14)。
当第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片的尺寸相同时，隐身防弹材料对电磁波的吸收减少(图15)。
当减少超材料层的数量时，隐身防弹材料的吸收频带明显变窄(图16)。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (15)

1.一种隐身防弹材料，其特征在于，所述隐身防弹材料包括依次叠合的第一防弹层、第一超材料层、第一基底层、第二防弹层、第二超材料层、第二基底层、第三防弹层、第三超材料层、第三基底层、第四防弹层、第四超材料层、第四基底层和第五防弹层；
所述第一超材料层、第二超材料层、第三超材料层、第四超材料层分别是由多个第一电阻片、多个第二电阻片、多个第三电阻片、多个第四电阻片周期性排列组成的电阻片阵列；
所述第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片的形状为正方形；
所述第一电阻片的方阻为220-300Ω，边长为30-38 mm；所述第二电阻片的方阻为180-220Ω，边长为20-24 mm；所述第三电阻片的方阻为180-220Ω，边长为22-26 mm；所述第四电阻片的方阻为50-150Ω，边长为30-38 mm；
所述第一超材料层、第二超材料层、第三超材料层和第四超材料的电阻片阵列的排列周期相等，为40-45 mm；
所述第二超材料层与所述第三超材料层之间的距离为1-2 mm；
所述隐身防弹材料的总厚度为18-32 mm。
2.根据权利要求1所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述第一基底层、第二基底层、第三基底层和第四基底层各自独立地为PE膜或芳纶板。
3.根据权利要求1所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述第一基底层、第二基底层、第三基底层和第四基底层的厚度各自独立地为0.01-0.05 mm。
4.根据权利要求1所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述第一防弹层、第二防弹层、第三防弹层、第四防弹层和第五防弹层的介电常数各自独立地为2.3-2.8。
5.根据权利要求1所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述第一防弹层、第二防弹层、第三防弹层、第四防弹层和第五防弹层各自独立地包括至少一层纤维复合防弹材料。
6.根据权利要求5所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述纤维复合防弹材料为超高分子量聚乙烯无纬布或芳纶纤维无纬布。
7.根据权利要求5所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述纤维复合防弹材料的面密度为140-200 g/m2。
8.根据权利要求5所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述纤维复合防弹材料的厚度为0.01-0.04 mm。
9.根据权利要求1所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述第一电阻片、第二电阻片、第三电阻片和第四电阻片是由碳浆油墨和环氧树脂的混合物固化后得到。
10.根据权利要求9所述的隐身防弹材料，其特征在于，所述碳浆油墨与所述环氧树脂的质量比为1:1-10。
11.一种如权利要求1-10任一项所述的隐身防弹材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）在基底层上复合电阻片阵列，形成吸波材料复合层；
（2）将防弹层材料与步骤（1）得到的吸波材料复合层按次序叠放，然后层压复合为一体，得到所述隐身防弹材料。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述复合电阻片阵列的方法为丝网印刷。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述层压是在真空层压机中进行。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述层压的步骤为：抽真空至绝对压强为0.01-0.1 Pa，先在压力为5-8 MPa，温度为100-110℃的条件下保持30-60 min；然后在压力为15-20 MPa，温度为130-140℃的条件下保持1-1.5 h。
15.一种如权利要求1-10任一项所述的隐身防弹材料的用途，其特征在于，所述隐身防弹材料用作军事车辆、飞机或探测器的防护材料。
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