CN115042484B - 一种吸波材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种吸波材料及其制备方法，所述吸波材料包括依次层叠设置的透波层、粘合层和吸波层，其中，所述粘合层的材质为水性硅铝凝胶。本发明提供的吸波材料包括依次层叠设置的透波层、粘合层和吸波层，其中，上述粘合层的材质为水性硅铝凝胶，选用水性硅铝凝胶作为所述透波层和吸波层的层间粘合剂，所制成的吸波材料不仅具备宽频隐身性能，而且其耐温性能达到800℃以上，可在800～1000℃的高温环境下长期保持稳定。

Description

一种吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种吸波材料及其制备方法。
背景技术
吸波材料是实现武器装备隐身化的重要技术途径之一，也是实现吸波的物质基础。在不改变目标外形的前提下，使用吸波材料的武器装备，可大大减小信号特征，降低可探测性，从而提高武器装备的生存能力，增加攻击性，获得最直接的军事效益。
宽频吸波材料在吸波材料中占有重要的地位，与其他吸波材料相比，宽频吸波材料是可以同时兼顾吸波和承受载荷的结构型吸波材料。它可以在满足隐身需求的同时，大幅度降低了武器装备的结构重量，受到了国内外的高度重视，并迅速发展而进入工程应用阶段。
随着武器性能的提升，为了响应快速打击的需求，目前巡航导弹、地地导弹和空空导弹的速率已达到5马赫以上，未来空天飞机的运行速度更是接近10马赫，由于发动机产热及空气阻力的影响，飞行器飞行时表面温度会急剧升高，这就对经受强烈气动加热的电磁窗口材料提出了耐高温要求。但是从宽频吸波材料研究现状来看，目前宽频吸波材料大多采用的是高分子树脂粘合剂/无机纤维的复合材料体系，在气动加热温度超过800℃以上的情况下，高分子树脂粘合剂因为化学键断裂导致材料整体强度下降等因素已经不能满足吸波材料的使用要求，因此开发耐高温宽频吸波材料势在必行。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种吸波材料及其制备方法，旨在提供一种可耐800℃以上高温的吸波材料。
为实现上述目的，本发明提出一种吸波材料，所述吸波材料包括依次层叠设置的透波层、粘合层和吸波层，其中，所述粘合层的材质为水性硅铝凝胶。
可选地，所述水性硅铝凝胶的分子通式为mSiO2·nAl2O3·zPO4·xH2O，其中，硅元素和铝元素的摩尔比为5:1～1:1，m为1～10中的任意自然数，n为 1～5中的任意自然数，z为3～5中的任意自然数，x为6～12中的任意自然数。
可选地，所述吸波材料的厚度为2～5mm，且所述透波层的厚度为1～4mm，所述吸波层的厚度为1～4mm。
可选地，所述吸波层由耐高温吸波纤维布构成，所述耐高温吸波纤维布包括纤维布和涂覆于所述纤维布表面的吸波涂层，所述吸波涂层由吸波涂料固化形成，所述吸波涂料包括雷达吸波剂、水性硅铝凝胶和去离子水。
可选地，在所述吸波涂层中，所述雷达吸波剂和所述水性硅铝凝胶的质量浓度分别为1～60％和40～99％。
可选地，所述雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、碳化硅、氧化锌晶须和多孔碳中的至少一种。
可选地，所述吸波层包括多层所述耐高温吸波纤维布。
可选地，所述纤维布包括玻璃纤维布、石英纤维布和玄武岩纤维布中的任意一种。
可选地，所述纤维布的厚度为0.1～0.3mm。
可选地，所述水性硅铝凝胶的分子通式为mSiO2·nAl2O3·zPO4·xH2O，其中，硅元素和铝元素的摩尔比为5:1～1:1，m为1～10中的任意自然数，n为 1～5中的任意自然数，z为3～5中的任意自然数，x为6～12中的任意自然数。
可选地，所述透波层包括多层纤维布，所述纤维布包括玻璃纤维布、石英纤维布和玄武岩纤维布中的任意一种，每一层所述纤维布的厚度为 0.1～0.3mm。
为实现上述目的，本发明还提出一种如上所述的吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
将透波层和吸波层进行铺叠，采用水性硅铝凝胶作为所述透波层和所述吸波层的层间粘合剂，采用真空袋压工艺制成吸波材料。
可选地，所述真空袋压工艺的袋压温度为100～150℃，袋压压力为 -0.08～-0.1MPa，袋压时间为1～3h。
本发明提供的技术方案中，吸波材料包括依次层叠设置的透波层、粘合层和吸波层，其中，上述粘合层的材质为水性硅铝凝胶，选用水性硅铝凝胶作为所述透波层和吸波层的层间粘合剂，所制成的吸波材料不仅具备宽频隐身性能，而且其耐温性能达到800℃以上，可在800～1000℃的高温环境下长期保持稳定。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
目前宽频吸波材料大多采用的是高分子树脂粘合剂/无机纤维的复合材料体系，在气动加热温度超过800℃以上的情况下，高分子树脂粘合剂因为化学键断裂导致材料整体强度下降等因素已经不能满足吸波材料的使用要求，因此开发耐高温宽频吸波材料势在必行。
鉴于此，本发明提出一种吸波材料，所述吸波材料包括依次层叠设置的透波层、粘合层和吸波层，其中，所述粘合层的材质为水性硅铝凝胶。
本发明提供的技术方案中，吸波材料包括依次层叠设置的透波层、粘合层和吸波层，其中，上述粘合层的材质为水性硅铝凝胶，选用水性硅铝凝胶作为所述透波层和吸波层的层间粘合剂，所制成的吸波材料不仅具备宽频隐身性能，而且其耐温性能达到800℃以上，可在800～1000℃的高温环境下长期保持稳定。
本发明选用的所述水性硅铝凝胶是一种无机材料，硅铝凝胶脱水交联后，可使吸波材料的耐温性能达到800℃以上，高于一般有机物的分解温度，且所述水性硅铝凝胶在脱水交联的过程中无有机废气排出，可使所述吸波材料的整个生产过程绿色无污染，符合国家的环保政策和要求。具体地，在本发明的一些实施例中，所述水性硅铝凝胶的分子通式为mSiO2·nAl2O3·zPO4·xH2O，其中，硅元素和铝元素的摩尔比为5:1～1:1，m为1～10中的任意自然数，n为 1～5中的任意自然数，z为3～5中的任意自然数，x为6～12中的任意自然数。
本发明的主要发明点在于采用所述水性硅铝凝胶作为所述透波层和所述吸波层的层间粘合剂，因此，所述透波层和所述吸波层的材质及其具体构成方式不做限定，可以按照本领域的常规方式进行设计。具体地，在本发明的一些实施例中，优选为所述吸波层由耐高温吸波纤维布构成，所述耐高温吸波纤维布包括纤维布和涂覆于所述纤维布表面的吸波涂层，所述吸波涂层由吸波涂料固化形成，所述吸波涂料包括雷达吸波剂、水性硅铝凝胶和去离子水。
具体而言，所述耐高温吸波纤维布可通过以下方式制得：首先，将雷达吸波剂、水性硅铝凝胶和去离子水按照一定比例混合均匀，配制成吸波涂料；然后，将所述吸波涂料涂覆到纤维布的上表面和下表面，烘干后得到耐高温吸波纤维布。
所述雷达吸波剂在所述雷达吸波涂料中的浓度可以根据吸波材料所需的性能要求进行设计，在本发明的一些实施例中，所述雷达吸波剂的质量份数为1～60份，所述水性硅铝凝胶的质量份数为40～99份，两者的质量总和为100 份，然后加入至适当的去离子水中均匀分散，即得所述吸波涂料。也即，在由所述吸波涂料形成的吸波涂层中，所述雷达吸波剂和所述水性硅铝凝胶的质量浓度分别为1～60％和40～99％。
进一步地，所述雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、碳化硅、氧化锌晶须和多孔碳中的至少一种，既可以是上述物质中的任意一种，也可以是其中任意两种或两种以上的混合物，均属于本发明的保护范围，通常优选为其中的任意一种。
需要说明的是，在下文中，为便于描述，将以石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、碳化硅、氧化锌晶须或多孔碳作为雷达吸波剂、且雷达吸波剂在吸波涂层中的质量浓度为1～60％所制成的耐高温吸波纤维布依次称为质量浓度为 1～60％的石墨烯耐高温吸波纤维布、导电炭黑耐高温吸波纤维布、碳纳米管耐高温吸波纤维布、碳化硅耐高温吸波纤维布、氧化锌晶须耐高温吸波纤维布和多孔碳耐高温吸波纤维布。
更进一步地，本发明的具体实施例中，构成所述吸波层的耐高温吸波纤维布设置有多层，具体例如，在一些实施例中，所述吸波层由第一耐高温吸波布层构成，所述第一耐高温吸波布层由多层耐高温吸波纤维布构成，构成所述第一耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布的材质彼此相同。
在另一些实施例中，所述吸波层第一耐高温吸波布层和第二耐高温吸波布层构成，所述第一耐高温吸波布层和所述第二耐高温吸波布层均由多层耐高温吸波纤维布构成，构成所述第一耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布的材质彼此相同，构成所述第二耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布的材质彼此相同，而分别构成所述第一耐高温吸波布层和所述第二耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布的材质则可以相同，也可以不同。
在又一些实施例中，所述吸波层还可以由两层以上的耐高温吸波布层构成，构成每层所述耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布的材质可以相同，也可以不同，而分别构成每一层所述耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布的材质彼此相同。
另外，对于上述所有实施方式而言，每一层所述耐高温吸波纤维布的厚度不做限定，可以相同，也可以不同，且对于所述吸波层由多层耐高温吸波布层构成的方案而言，每一层所述耐高温吸波布层的厚度也不做限定，可以相同，也可以不同，具体参照下文实施例。
所述吸波涂料中所采用的所述水性硅铝凝胶分子通式为 mSiO2·nAl2O3·zPO4·xH2O，其中，硅元素和铝元素的摩尔比为5:1～1:1，m为 1～10中的任意自然数，n为1～5中的任意自然数，z为3～5中的任意自然数， x为6～12中的任意自然数。以所述雷达吸波剂和所述水性硅铝凝胶与去离子水混合制成吸波涂料，所形成的吸波涂层具有宽频吸波特性，可实现宽频隐身，且有助于提高吸波涂层的耐高温性能，从而进一步提高所述吸波材料的耐高温性能。另外，所述粘合层所用的水性硅铝凝胶和所述吸波涂料中所用的水性硅铝凝胶的具体分子式可以相同，也可以不同，均属于本发明的保护范围，优选为相同。
所述纤维布作为所述耐高温吸波纤维布的基材，可选用玻璃纤维布、石英纤维布和玄武岩纤维布中的任意一种。进一步地，所述纤维布的厚度为 0.1～0.3mm，所述吸波层中，构成每一所述耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布所用纤维布的厚度彼此之间的厚度可以相同，也可以不同，均属于本发明的保护范围。
另外，所述透波层通常也是由纤维布构成，具体地，在本发明的具体实施例中，所述透波层包括多层纤维布，每一层所述纤维布的厚度为0.1～0.3mm，构成所述透波层的多层纤维布彼此之间的厚度可以相同，也可以不同，且所述吸波层用纤维布的厚度和所述透波层所用纤维布的厚度也可以相同或者不同，均属于本发明的保护范围。进一步地，所述透波层所用的纤维布包括玻璃纤维布、石英纤维布和玄武岩纤维布中的任意一种。需要说明的是，构成所述透波层的纤维布与作为所述吸波层基材的纤维布的材质可以相同，也可以不同，均属于本发明的保护范围。
所述吸波材料的总厚度以及所述透波层、粘合层、吸波层的各层所需厚度通常需要根据结构吸波材料所需的性能要求对应设计，在本发明的一些实施例中，所述吸波材料的厚度为2～5mm，且所述透波层的厚度为1～4mm，所述吸波层的厚度为1～4mm。另外，在所述吸波层中，对于构成每一所述耐高温吸波布层的耐高温吸波纤维布而言，所述纤维布的厚度为0.1～0.3mm，所述吸波涂层的厚度为0.1～0.4mm。
基于本发明上述提供的吸波材料，本发明还提出一种吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
将透波层和吸波层进行铺叠，采用水性硅铝凝胶作为所述透波层和所述吸波层的层间粘合剂，采用真空袋压工艺制成吸波材料。
本发明提供的技术方案中，选用水性硅铝凝胶作为吸波材料的透波层和吸波层的层间粘合剂，所制成的吸波材料不仅具备宽频隐身性能，而且其耐温性能达到800℃以上，可在800～1000℃的高温环境下长期保持稳定。
具体地，在本发明的具体实施例中，所述真空袋压工艺的工艺参数设置为：袋压温度100～150℃，袋压压力-0.08～-0.1MPa，袋压时间1～3h。
对于本发明提供的吸波材料的制备方法而言，其主要发明点在于采用所述水性硅铝凝胶作为层间粘合剂，不限定所述透波层和所述吸波层的具体材质或结构等特征，对于本领域常规设置的吸波材料结构而言，均可实现改善吸波材料耐高温性能的效果。在本发明提供的吸波材料的制备方法的一实施例中，所述吸波层由本发明提供的所述耐高温吸波纤维布构成，因此所述吸波材料的制备方法还可以包括配制所述吸波涂料以及制备所述耐高温吸波纤维布的步骤，具体为：
首先，将预定比例的雷达吸波剂和水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，充分搅拌，使雷达吸波剂均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得吸波涂料；然后，取配制好的吸波涂料均匀涂覆于纤维布的上表面和下表面，烘干得到耐高温吸波纤维布；最后，将制备好的耐高温吸波纤维布作为吸波层，与透波层用的纤维布铺按顺序铺叠，铺叠完成后进行真空袋压成型，即制得吸波材料。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)吸波材料结构设计：
根据吸波材料所需要的性能要求，设计吸波材料的总厚度为5mm，其中透波层的厚度为4mm，由20层厚度为0.2mm的玻璃纤维布构成，吸波层的厚度为1mm，由5层厚度为0.1mm、质量浓度为5％的导电炭黑耐高温吸波纤维布以及5层厚度为0.1mm、质量浓度为10％的导电炭黑耐高温吸波纤维布构成；铺叠顺序为：20层0.2mm的玻璃纤维布→5层5％的导电炭黑耐高温吸波纤维布→5层10％的导电炭黑耐高温吸波纤维布。
(2)吸波涂料的制备：
选用分子式为10SiO2·Al2O3·3PO4·6H2O的水性硅铝凝胶，其中硅元素和铝元素的摩尔比为5:1；
将5质量份的导电炭黑和95质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使导电炭黑均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第一吸波涂料；
将10质量份的导电炭黑和90质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使导电炭黑均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第二吸波涂料。
(3)耐高温吸波纤维布的制备：
将制得的第一吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的玻璃纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为5％的导电炭黑耐高温吸波纤维布；
将制得的第二吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的玻璃纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为10％的导电炭黑耐高温吸波纤维布。
(4)吸波材料的制备：
按照步骤(1)中的铺层顺序，选用分子式为10SiO2·Al2O3·3PO4·6H2O的水性硅铝凝胶作为粘合剂，采用手糊成型的工艺对玻璃纤维布和耐高温吸波纤维布进行铺层，铺层完毕后进行真空袋压成型，袋压温度为100℃、袋压压力为-0.08MPa、袋压时间为3h，制得吸波材料。
经检测，制得的吸波材料在4～12GHz波段范围内反射率≤-6dB，其中在 8～12GHz波段范围内反射率≤-10dB，在850℃的高温环境下性能保持稳定。
实施例2
(1)吸波材料结构设计：
根据吸波材料所需要的性能要求，设计吸波材料的总厚度为2mm，其中透波层的厚度为1mm，由5层厚度为0.2mm的石英纤维布构成，吸波层的厚度为1mm，由5层厚度为0.2mm、质量浓度为60％的碳化硅耐高温吸波纤维布构成；铺叠顺序为：5层0.2mm的石英纤维布→5层60％的碳化硅耐高温吸波纤维布。
(2)吸波涂料的制备：
选用分子式为4SiO2·2Al2O3·5PO4·12H2O的水性硅铝凝胶，其中硅元素和铝元素的摩尔比为1:1；
将60质量份的导电炭黑和40质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使导电炭黑均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得吸波涂料。
(3)耐高温吸波纤维布的制备：
将制得的吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的石英纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为60％的碳化硅耐高温吸波纤维布。
(4)吸波材料的制备：
按照步骤(1)中的铺层顺序，选用分子式为4SiO2·2Al2O3·5PO4·12H2O 的水性硅铝凝胶作为粘合剂，采用手糊成型的工艺对石英纤维布和耐高温吸波纤维布进行铺层，铺层完毕后进行真空袋压成型，袋压温度为150℃、袋压压力为-0.1MPa、袋压时间为2h，制得吸波材料。
经检测，制得的吸波材料在26.5～40GHz波段范围内反射率≤-18dB，在 1000℃的高温环境下性能保持稳定。
实施例3
(1)吸波材料结构设计：
根据吸波材料所需要的性能要求，设计吸波材料的总厚度为5mm，其中透波层的厚度为1mm，由5层厚度为0.2mm的玄武岩纤维布构成，吸波层的厚度为4mm，由10层厚度为0.2mm、质量浓度为1％的石墨烯耐高温吸波纤维布、10层厚度为0.1mm、质量浓度为3％的石墨烯耐高温吸波纤维布以及 10层厚度为0.1mm、质量浓度为5％的石墨烯耐高温吸波纤维布构成；铺叠顺序为：5层0.2mm的玄武岩纤维布→10层1％的石墨烯耐高温吸波纤维布→10层3％的石墨烯耐高温吸波纤维布→10层5％的石墨烯耐高温吸波纤维布。
(2)吸波涂料的制备：
选用分子式为10SiO2·5Al2O3·4PO4·8H2O的水性硅铝凝胶，其中硅元素和铝元素的摩尔比为1:1；
将1质量份的石墨烯和99质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使石墨烯均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第一吸波涂料；
将3质量份的石墨烯和97质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使石墨烯均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第二吸波涂料；
将5质量份的石墨烯和95质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使石墨烯均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第三吸波涂料。
(3)耐高温吸波纤维布的制备：
将制得的第一吸波涂料喷涂在厚度为0.2mm的玻璃纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为1％的石墨烯耐高温吸波纤维布；
将制得的第二吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的玻璃岩纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为3％的石墨烯耐高温吸波纤维布；
将制得的第三吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的玻璃岩纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为5％的石墨烯耐高温吸波纤维布。
(4)吸波材料的制备：
按照步骤(1)中的铺层顺序，选用分子式为10SiO2·5Al2O3·4PO4·8H2O 的水性硅铝凝胶作为粘合剂，采用手糊成型的工艺对玄武岩纤维布和耐高温吸波纤维布进行铺层，铺层完毕后进行真空袋压成型，袋压温度为130℃、袋压压力为-0.09MPa、袋压时间为3h，制得吸波材料。
经检测，制得的吸波材料在8～18GHz波段范围内反射率≤-9dB，其中在 12～18GHz波段范围内反射率≤-13dB，在900℃的高温环境下性能保持稳定。
实施例4
(1)吸波材料结构设计：
根据吸波材料所需要的性能要求，设计吸波材料的总厚度为4mm，其中透波层的厚度为1.5mm，由5层厚度为0.3mm的玻璃纤维布构成，吸波层的厚度为2.5mm，由10层厚度为0.2mm、质量浓度为40％的氧化锌晶须耐高温吸波纤维布以及5层厚度为0.1mm、质量浓度为50％的氧化锌晶须耐高温吸波纤维布构成；铺叠顺序为：5层0.3mm的玻璃纤维布→10层40％的氧化锌晶须耐高温吸波纤维布→5层50％的氧化锌晶须耐高温吸波纤维布。
(2)吸波涂料的制备：
选用分子式为8SiO2·3Al2O3·5PO4·11H2O的水性硅铝凝胶，其中硅元素和铝元素的摩尔比为3:2；
将40质量份的氧化锌晶须和60质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使氧化锌晶须均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第一吸波涂料；
将50质量份的氧化锌晶须和50质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使氧化锌晶须均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第二吸波涂料。
(3)耐高温吸波纤维布的制备：
将制得的第一吸波涂料喷涂在厚度为0.2mm的玻璃纤维布(玻璃纤维布、石英纤维布和玄武岩纤维布)的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为40％的氧化锌晶须耐高温吸波纤维布；
将制得的第二吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的玻璃纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为50％的氧化锌晶须耐高温吸波纤维布。
(4)吸波材料的制备：
按照步骤(1)中的铺层顺序，选用分子式为8SiO2·3Al2O3·5PO4·11H2O 的水性硅铝凝胶作为粘合剂，采用手糊成型的工艺对玻璃纤维布和耐高温吸波纤维布进行铺层，铺层完毕后进行真空袋压成型，袋压温度为125℃、袋压压力为-0.1MPa、袋压时间为2.5h，制得吸波材料。
经检测，制得的吸波材料在26.5～40GHz波段范围内反射率≤-26dB，在 1000℃的高温环境下性能保持稳定。
实施例5
(1)吸波材料结构设计：
根据吸波材料所需要的性能要求，设计吸波材料的总厚度为3mm，其中透波层的厚度为1mm，由5层厚度为0.2mm的石英纤维布构成，吸波层的厚度为2mm，由10层厚度为0.2mm、质量浓度为8％的碳纳米管耐高温吸波纤维布构成；铺叠顺序为：5层0.2mm的石英纤维布→10层8％的碳纳米管耐高温吸波纤维布。
(2)吸波涂料的制备：
选用分子式为6SiO2·Al2O3·3PO4·9H2O的水性硅铝凝胶，其中硅元素和铝元素的摩尔比为3:1；
将8质量份的碳纳米管和92质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使碳纳米管均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得吸波涂料。
(3)耐高温吸波纤维布的制备：
将制得的吸波涂料喷涂在厚度为0.2mm的石英纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为8％的碳纳米管耐高温吸波纤维布。
(4)吸波材料的制备：
按照步骤(1)中的铺层顺序，选用分子式为6SiO2·Al2O3·3PO4·9H2O的水性硅铝凝胶作为粘合剂，采用手糊成型的工艺对石英纤维布和耐高温吸波纤维布进行铺层，铺层完毕后进行真空袋压成型，袋压温度为110℃、袋压压力为-0.1MPa、袋压时间为3h，制得吸波材料。
经检测，制得的吸波材料在8～18GHz波段范围内反射率≤-7dB，其中在 8～12GHz波段范围内反射率≤-10dB，在850℃的高温环境下性能保持稳定。
实施例6
(1)吸波材料结构设计：
根据吸波材料所需要的性能要求，设计吸波材料的总厚度为4mm，其中透波层的厚度为3mm，由10层厚度为0.3mm的玄武岩纤维布构成，吸波层的厚度为1mm，由5层厚度为0.1mm、质量浓度为10％的多孔碳耐高温吸波纤维布以及5层厚度为0.1mm、质量浓度为20％的多孔碳耐高温吸波纤维布构成；铺叠顺序为：10层0.3mm的石英纤维布→5层10％的多孔碳耐高温吸波纤维布→5层20％的多孔碳耐高温吸波纤维布。
(2)吸波涂料的制备：
选用分子式为10SiO2·4Al2O3·5PO4·12H2的水性硅铝凝胶，其中硅元素和铝元素的摩尔比为5:2；
将10质量份的多孔碳和90质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使多孔碳均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第一吸波涂料；
将20质量份的多孔碳和80质量份的水性硅铝凝胶以及适量的去离子水投入到高速分散机中，在2000rpm的转速下搅拌20min，使多孔碳均匀分散在水性硅铝凝胶的去离子水溶液中，制得第二吸波涂料。
(3)耐高温吸波纤维布的制备：
将制得的第一吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的玻璃纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为10％的多孔碳耐高温吸波纤维布；
将制得的第二吸波涂料喷涂在厚度为0.1mm的玻璃纤维布的上表面和下表面，烘干，得到质量浓度为20％的多孔碳耐高温吸波纤维布。
(4)吸波材料的制备：
按照步骤(1)中的铺层顺序，选用分子式为10SiO2·4Al2O3·5PO4·12H2O 的水性硅铝凝胶作为粘合剂，采用手糊成型的工艺对玄武岩纤维布和耐高温吸波纤维布进行铺层，铺层完毕后进行真空袋压成型，袋压温度为150℃、袋压压力为-0.1MPa、袋压时间为1h，制得吸波材料。
经检测，制得的吸波材料在4～18GHz波段范围内反射率≤-5dB，其中在 12～18GHz波段范围内反射率≤-7dB，在800℃的高温环境下性能保持稳定。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种吸波材料，其特征在于，所述吸波材料包括依次层叠设置的透波层、粘合层和吸波层，其中，所述粘合层的材质为水性硅铝凝胶；所述水性硅铝凝胶的分子通式为mSiO2·nAl2O3·zPO4·xH2O，其中，硅元素和铝元素的摩尔比为5:1～1:1，m为1～10中的任意自然数，n为1～5中的任意自然数，z为3～5中的任意自然数，x为6～12中的任意自然数。
2.如权利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料的厚度为2～5mm，且所述透波层的厚度为1～4mm，所述吸波层的厚度为1～4mm。
3.如权利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述吸波层由耐高温吸波纤维布构成，所述耐高温吸波纤维布包括纤维布和涂覆于所述纤维布表面的吸波涂层，所述吸波涂层由吸波涂料固化形成，所述吸波涂料包括雷达吸波剂、水性硅铝凝胶和去离子水。
4.如权利要求3所述的吸波材料，其特征在于，在所述吸波涂层中，所述雷达吸波剂和所述水性硅铝凝胶的质量浓度分别为1～60％和40～99％。
5.如权利要求3所述的吸波材料，其特征在于，所述雷达吸波剂包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、碳化硅、氧化锌晶须和多孔碳中的至少一种。
6.如权利要求3所述的吸波材料，其特征在于，所述吸波层包括多层所述耐高温吸波纤维布。
7.如权利要求3所述的吸波材料，其特征在于，所述纤维布包括玻璃纤维布、石英纤维布和玄武岩纤维布中的任意一种。
8.如权利要求3所述的吸波材料，其特征在于，所述纤维布的厚度为0.1～0.3mm。
9.如权利要求3所述的吸波材料，其特征在于，所述水性硅铝凝胶的分子通式为mSiO2·nAl2O3·zPO4·xH2O，其中，硅元素和铝元素的摩尔比为5:1～1:1，m为1～10中的任意自然数，n为1～5中的任意自然数，z为3～5中的任意自然数，x为6～12中的任意自然数。
10.如权利要求1所述的吸波材料，其特征在于，所述透波层包括多层纤维布，所述纤维布包括玻璃纤维布、石英纤维布和玄武岩纤维布中的任意一种，每一层所述纤维布的厚度为0.1～0.3mm。
11.一种如权利要求1至10中任意一项所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将透波层和吸波层进行铺叠，采用水性硅铝凝胶作为所述透波层和所述吸波层的层间粘合剂，采用真空袋压工艺制成吸波材料。
12.如权利要求11所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，所述真空袋压工艺的袋压温度为100～150℃，袋压压力为-0.08～-0.1MPa，袋压时间为1～3h。
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