CN115821642B - 一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝及其制备方法，由涂覆不同吸收剂含量的吸波芳纶纸，以及浸渍于芳纶纸表面的树脂组成。在芳纶纸表层涂覆不同类型和含量的吸收剂，获得系列化的吸波芳纶纸；再根据电性能设计，将不同的电磁特性的吸芳纶纸按照顺序排列制备成吸波蜂窝，形成在垂直于孔格方向上的阻抗梯度渐变的结构，得到在垂直于孔格方向上在超宽频率范围内吸波性能优异的吸波蜂窝。本发明将各类吸收剂涂覆于芳纶纸表面，加入量可精确控制，且较易实现，工艺稳定，获得的吸波蜂窝具有优异的耐环境性能，克服了现有浸渍型吸波蜂窝性能不易稳定控制，易脱落等缺点。

Description

一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝及其制备方法，属于吸波材料制备技术领域。

背景技术

芳纶纸蜂窝密度低，沿蜂窝孔格方向具有较强的压缩强度，在飞行器中得到了广泛的应用。随着探测技术的发展，对飞行器提出了隐身需求。若要开发具有电磁损耗功能的芳纶纸吸波蜂窝，常规的思路则是通过在芳纶纸透波蜂窝壁上引入电磁波吸收剂的方式来实现。目前，现有芳纶纸吸波蜂窝大多通过先将不具有电磁损耗功能的普通芳纶纸制备成芳纶纸透波蜂窝，再在芳纶纸透波蜂窝的蜂窝壁上浸渍电磁波吸收剂胶液，最后固化成型的工艺过程实现。或者通过梯度浸渍的方式，在沿蜂窝孔格的方向上，吸收剂梯度分布，获得阻抗匹配结构，沿孔格方向上获得较好的吸波性能。但对于某些特殊场合的应用，该梯度浸渍的方式并不能获得较好的效果。在翼面结构中采用蜂窝夹层结构，蜂窝孔方向与航向垂直，发挥蜂窝夹层结构的力学承载能力；但其电磁波探测方向主要为航向，需要在垂直于蜂窝孔的方向上，进行吸波结构设计。在一种翼面结构用蜂窝吸波材料的设计及制备方法(CN 114228266A)中，设计了一种渐变梯度垂直于孔格方向的多层结构设计，通过浸渍的方法，按设计要求分层浸渍整体白蜂窝，获得吸波蜂窝。但浸渍方法获得的吸波蜂窝，吸收剂附着于孔壁上，易脱落，耐环境性能较差，且浸渍工艺较难控制，工艺稳定性差。浸渍工艺无法应用大长径比碳纤维和磁性纤维类吸收剂，导致芳纶纸吸波蜂窝磁损耗性能低，另外浸渍工艺可控性差，造成芳纶纸吸波蜂窝的电磁性能稳定性不高。

为了避免浸渍型吸波蜂窝的缺点，在一种介电损耗芳纶纸、吸波蜂窝及制备方法(CN112553942A)专利中，提出了在芳纶纸中加入碳纤维吸收剂的方法，得到吸波芳纶纸，再制备形成吸波蜂窝。该方法的优点是，吸收剂在芳纶纸中，耐环境性能好，吸收剂加入量可以精确控制，工艺稳定；但是该方法受制于掺混造纸工艺，只能加入纤维类吸收剂，且加入量不宜过高。另一种方法为，在芳纶纸上涂抹吸收剂获得吸波芳纶纸，再制备得到吸波蜂窝，如专利CN109796624A、CN202111440881.5，CN114214871A；该方法可加入各类型的吸收剂，且可大量加入吸收剂满足不同的吸波需求；将吸收剂涂覆于芳纶纸表面，获得吸波芳纶纸，再利用传统的蜂窝制备方法获得吸波蜂窝。但该方法制备吸波蜂窝时，需进行拉伸形成六边形孔格，吸收剂涂层附着力不够，易出现脱粘现象。目前，上述两种方法均是可以获得性能稳定，且耐环境性能优异的吸波蜂窝，但蜂窝中吸收剂含量固定，并未进行吸波结构设计，吸波蜂窝整体呈现单一的电磁特性，无阻抗匹配性设计，难以获得优异的超宽频吸波性能。

在专利吸波纸及其制备方法和应用(CN104404814A)中，先制备不同吸收剂含量的吸波纸，制备吸波夹芯；再利用透波层对吸波夹芯进行组合，浸渍树脂固化后获得吸波材料。在专利一种电磁特性横向梯度分布的纸基材料及其制造方法和应用(CN114606794A)中，先制备在横幅方向上吸收剂梯度分布的吸波芳纶纸，再进行吸波蜂窝制备，获得的吸波蜂窝在厚度方向上电磁特性梯度分布。该两种吸波蜂窝结构设计，均是在沿着蜂窝孔方向(厚度)上均有吸收剂梯度分布，以期进行阻抗匹配设计，获得更优的吸波性能。

但在翼面等应用场合下，吸波蜂窝兼具结构承载能力，电磁波威胁方向与承载方向不一致。因此，要求吸波蜂窝夹层结构中，蜂窝孔方向垂直于航向，而吸波结构设计需要针对航向进行。即在蜂窝长度或宽度方向上进行阻抗匹配性设计，而不是在厚度方向(沿着蜂窝孔)上。利用不同吸收剂含量的吸波芳纶纸叠层，制备吸波蜂窝，可获得垂直于孔格方向上梯度渐变的吸波蜂窝。传统的蜂窝制备方法，对芳纶纸要求较高，具有相同的张力；芳纶纸叠层后拉伸时，要匀速进行保证孔格的均匀性。而芳纶纸中掺入不同含量的吸收剂，会导致不同区域的芳纶纸张力不同，拉伸时会出现部分区域孔格拉满，而其他区域孔格尚未拉开的现象，严重影响蜂窝整体孔格的均匀性，导致蜂窝制备失败。专利一种聚酰亚胺薄膜蜂窝制备方法(CN112223772A)中公开了一种模板发制备蜂窝，先将可热塑形的聚氨酯复合薄膜进行模压成型，得到波纹结构的单元，再将多个单元叠加加热处理，得到聚酰亚胺薄膜蜂窝产品。该方法给蜂窝制备提供了另外一种思路，但是芳纶纸本身并不具有可热塑形能力，不能直接利用该方法进行蜂窝制备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不同，提供了一种具有吸波特性垂直蜂窝孔格方向梯度分布的芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝及其制备方法，该吸波蜂窝的吸波性能和耐环境性能优异且易于进行阻抗匹配型设计，在超宽频率范围内具有优异的吸波性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝，包括多种吸波芳纶纸和在所述吸波芳纶纸上浸有的已固化树脂；每种吸波芳纶纸由芳纶纸涂覆吸波层构成，且所述吸波层由吸收剂与胶黏剂构成；所述多种吸波芳纶纸中的吸收剂的含量高低呈梯度差异；每种吸波芳纶纸含有多张，每张吸波芳纶纸均呈统一的半孔格形状；所述多种吸波芳纶纸按照同种类的吸波芳纶纸粘贴一起构成一个梯度层，不同种类的芳纶纸按照吸收剂含量高低呈梯度粘贴一起，相邻两张吸波芳纶纸粘贴时半孔格形状对齐，构成完整的孔格形状；所述吸波蜂窝的吸收剂含量梯度由低到高的方向垂直于所述孔格方向，并与电磁波入射方向相同。

一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝的制备方法，包括以下步骤：

1)蜂窝结构设计：根据吸波频段确定吸收剂种类，并利用电磁仿真软件计算最佳的电磁特性梯度渐变的吸波结构，确定各梯度层的厚度，进而确定各梯度层的吸波芳纶纸的数量、吸波层的厚度、吸收剂的含量和蜂窝孔格尺寸，然后基于计算结果进行后续步骤；

2)吸波芳纶纸制备：将不同用量的吸收剂和胶黏剂混合制成吸波浆料，再涂覆在芳纶纸表面固化成吸波层，得到不同吸收剂含量的多种吸波芳纶纸；

3)吸波芳纶纸浸渍树脂：将所述吸波芳纶纸完全浸渍于树脂中，取出后垂直放置，并振动去除多余的树脂，然后进行半固化处理；

4)制备波纹结构单元：利用预先设计好的压制模具压制半固化处理后的吸波芳纶纸，得到具有半孔格形状的吸波芳纶纸即波纹结构单元，并在半孔格间的凸边上涂膜芯条胶；

5)波纹单元叠加：按照同种类的吸波芳纶纸相接，不同种类的吸波芳纶纸按梯度高低相接的方式，将每个波纹结构单元对齐并通过所述芯条胶粘接，得到吸波蜂窝半成品；

6)加热处理：将所述吸波蜂窝半成品放入模具中，在蜂窝孔格孔内插入相同形状的棒材，向蜂窝孔壁施加一定的压力，确保芯条胶的粘接强度，再进行加热固化，得到垂直于蜂窝孔格方向的吸收剂梯度分布的吸波蜂窝。

进一步地，所述吸收剂的含量为0.1～90wt％，所述吸波层的厚度为0.01～0.3mm。

进一步地，所述吸收剂具有电磁损耗能力，选用炭黑、石墨片、碳纤维、二氧化硅、羰基铁粉、铁氧体、铁硅铝中的至少一种，优选为炭黑、碳纤维、羰基铁粉、铁硅铝中的至少一种。

进一步地，对于吸收的电磁波频段低于8GHz，所述吸收剂选用磁性吸收剂即羰基铁粉、铁氧体、铁硅铝中的至少一种；对于吸收的电磁波频段高于8GHz，所述吸收剂选用介电型吸收剂即炭黑、石墨片、碳纤维、二氧化硅中的至少一种；对于超宽或全频段吸收电磁波，所述吸收剂同时选用所述磁性吸收剂中的至少一种和介电型吸收剂中的至少一种。

进一步地，所述树脂选用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂中的一种，优选为酚醛树脂。

进一步地，所述吸波芳纶纸浸渍时间为5～30min；振动除去多余的树脂后，增重比例为50％～300％。

进一步地，所述半固化处理的条件为：半固化温度为120～400℃，半固化时间为0.5～3h。

进一步地，所述加热固化的条件为：加热温度为180～450℃，固化时间为3～10h。

进一步地，所述蜂窝孔格的形状为六边形、长方形、圆形、不规则形状中的一种，优选为六边形。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明将吸收剂涂覆于芳纶纸表面，加入量可精确控制，工艺稳定，获得的吸波蜂窝具有优异的耐环境性能，克服了现有浸渍型吸波蜂窝性能不易稳定控制，易脱落等缺点。

(2)本发明将吸收剂涂覆于芳纶纸表面，可加入不同类型的吸收剂，满足不同的吸波需求；吸收剂可大量加入，在超宽频率范围内具有优异的吸波效果，克服了现有吸收剂掺杂芳纶纸吸波蜂窝中吸收剂种类受限(仅为纤维状)，吸收剂含量不高的缺点。

(3)传统的蜂窝制备工艺通过叠层后拉伸，适用于芳纶纸特性一致的情况，可保证孔格同时被拉开且形状均匀。本发明中利用多种不同特性的芳纶纸(芳纶纸表面吸波层的不同)，采用传统叠层拉伸工艺时，因不同的芳纶纸张力等特性不同，极易出现不同的芳纶纸的蜂窝孔格不能同时拉开，从而导致孔格形状不均匀或拉伸失败的情况。本发明通过模板法制备吸波蜂窝，可保证孔格尺寸的均匀性，克服了现有制备工艺下含有不同类型的芳纶纸叠层板拉伸时，孔格不均匀展开和易脱粘的问题。

(4)本发明的吸波蜂窝中吸收剂含量在垂直于蜂窝孔方向上呈梯度分布，可实现吸波结构的精细化调控，获得优异的吸波性能，在翼面夹层结构中具有广阔的应用前景，可充分发挥处吸波蜂窝的结构/功能一体化作用。

附图说明

图1为本发明芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝的的制备过程示意图；

图2为本发明芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝的的制备流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。

本发明提出一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝，包括多种吸波芳纶纸和在所述吸波芳纶纸上浸有的已固化树脂；每种吸波芳纶纸由芳纶纸涂覆吸波层构成，且所述吸波层由一种特定含量的吸收剂与胶黏剂构成；所述多种吸波芳纶纸中的吸收剂的含量高低(例如含量从低到高排序，或从高到低排序)呈梯度差异；每种吸波芳纶纸含有多张，每张吸波芳纶纸均呈统一的半孔格形状；所述多种吸波芳纶纸按照同种类的吸波芳纶纸粘贴一起构成一个梯度层，不同种类的芳纶纸按照吸收剂含量高低(例如含量从低到高排序，或从高到低排序)呈梯度粘贴一起，相邻两张吸波芳纶纸粘贴时半孔格形状对齐，构成完整的孔格形状；所述吸波蜂窝的吸收剂含量梯度由低到高的方向垂直于所述孔格方向，并与电磁波入射方向相同。

本发明还提供一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝的制备方法，制备过程如图1和2所示，具体通过以下步骤实现：

1)蜂窝结构设计：

根据吸波频段确定吸收剂种类，并利用电磁仿真软件计算最佳的电磁特性梯度渐变的吸波结构，确定各梯度层的厚度，进而确定各梯度层的吸波芳纶纸的数量、吸波层的厚度、吸收剂的含量和蜂窝孔格尺寸，然后基于计算结果进行后续步骤。

2)吸波芳纶纸制备：

本步骤中的的吸波芳纶纸是由非吸波芳纶纸和吸波层组成。吸波层中的吸收剂具有电磁损耗能力，为炭黑、石墨片、碳纤维、磁性吸收剂、导电纤维、二氧化硅等中的一种或几种，优选为炭黑、碳纤维、羰基铁粉、铁硅铝。根据吸波频段要求，确定吸波芳纶纸中吸收剂的种类。

将吸收剂与胶黏剂混合，得到吸波浆料，将吸波浆料涂覆于芳纶纸的表面(两侧)，烘干固化后形成吸波层，其中吸收剂含量为0.1～90wt％，吸波层的厚度为0.01～0.3mm，获得了具有不同电磁特性的吸波芳纶纸A1、A2、A3···An。本发明涂覆工艺为本领域公知技术，具体工艺参数，根据实际生产需要确定。

获得的多种吸波芳纶纸，具有梯度渐变的电磁特性，以满足叠层后沿垂直于蜂窝孔格方向上吸波结构的设计。

3)吸波芳纶纸浸渍树脂：

本步骤中的树脂为酚醛树脂，聚酰亚胺树脂中的一种，优选为酚醛树脂。浸渍树脂时间为5～30min，根据吸波芳纶纸状态进行确定，确保吸波芳纶纸能够完全浸润。将浸润后的芳纶纸垂直放置，振动去除多余的树脂，确保树脂增重量，以控制最终的吸波蜂窝的密度。增重比例为50％～300％，具体增重量根据吸波蜂窝的密度确定。

再将浸润树脂后的吸波芳纶纸进行净化处理，除去溶剂后，并进行半固化处理，使吸波芳纶纸获得可热塑形能力。半固化温度为120～400℃，半固化时间为0.5～3h，具体工艺参数根据树脂体系进行选择。

4)制备波纹结构单元：

波纹结构单元的结构参数是根据蜂窝孔格形状确定。蜂窝孔格形状根据实际需求进行确定，一般为六边形、长方形、圆形、不规则形状中的一种，优选为六边形。

制备波纹结构单元，根据确定的蜂窝孔格形状，设计压制模具的形状，通过模具对半固化后的吸波芳纶纸进行连续压制，压制过程中在波纹单元的直边或边缘处涂抹芯条胶。

波纹结构单元决定了最终蜂窝孔格的形状；通过模具制备不同形状的波纹结构单元，最终获得的蜂窝孔格形状可以为六边形、圆形、方形、不规则形状等。

5)波纹单元叠加：

波纹单元叠加顺序是依据电性能设计确定，按照设计的各吸波芳纶纸A1,A2,A3···An的层数和阻抗梯度渐变的顺序，将不同吸波芳纶纸制备的波纹单元进行叠加。波纹单元叠加时，两个波纹单元通过芯条胶进行对齐和胶接，形成一个完整的蜂窝孔格，呈周期性排列。

6)加热处理：

将粘接排列后的波纹单元放置于模具内，蜂窝孔内插入与蜂窝孔相同形状的棒材，同时可以给蜂窝孔壁施加一定的压力，确保芯条胶的粘接强度。进行加热处理，加热温度为180～450℃，固化时间为3～10h，具体固化工艺参数根据芯条胶和树脂进行确定。一方面确保芯条胶完全粘接，另一方面确保浸渍的树脂完全固化，获得垂直于蜂窝孔方向的吸收剂梯度分布的吸波蜂窝(如图1所示)，该吸波蜂窝在梯度变化方向上于超宽频率范围内能够获得优异的吸波效果。

本发明结合电磁改性芳纶纸吸波蜂窝的特点，提出了一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝及其制备方法，在芳纶纸表面涂覆不同类型和含量的吸收剂，获得系列化的吸波芳纶纸；再根据电性能设计，将不同电磁特性的吸芳纶纸按照顺序排列制备成吸波蜂窝，形成在垂直于孔格方向上的阻抗梯度渐变的结构，得到在垂直于孔格方向上在超宽频率范围内吸波性能优异的吸波蜂窝，满足翼面等夹芯结构中结构/隐身一体化的需求。本发明专利的创新点在于：将不同电磁特性的芳纶纸进行叠层，进行阻抗匹配性设计，获得吸波蜂窝，具有垂直于孔格方向上的梯度结构，满足超宽频隐身。不同电磁特性的吸波芳纶纸叠层后，利用传统的拉伸工艺，会导致蜂窝孔格拉伸变形不均匀，从而引起最终形成的蜂窝孔格不均匀，因此本发明专利采用模板法进行具有梯度渐变结构的吸波蜂窝的制备。

以下结合附图和具体实例详细说明本发明。

实施例1

根据需求，确定吸波蜂窝针对的电磁波频段主要为8～40GHz，该频段内垂直于蜂窝孔格方向需具有优异的吸波性能。根据吸波频段，确定了吸波芳纶纸中吸收剂为炭黑颗粒。进行电性能设计，利用电磁仿真软件，计算和优化得到最佳的梯度渐变的吸波结构，确定吸波层的厚度为0.01mm，吸波层中炭黑含量占总质量比分别为0.5％，1％，2％，4％，8％。将炭黑与胶黏剂混合后得到吸波浆料，通过涂覆工艺将吸波浆料涂覆于芳纶纸表面两侧，制备出不同电磁特性的吸波芳纶纸，分别为A1、A2、A3、A4、A5。

将不同电磁特性规格的吸波芳纶纸，分别浸渍酚醛树脂，浸渍时间为10min；浸渍树脂后垂直晾置15min，振动去除多余的树脂，增重50％。再将吸波芳纶纸放置于净化间内，保持吹气排风2h，完全除去树脂中的溶剂。将吸波芳纶纸加热至120℃，保温30min，获得半固化状态下的吸波芳纶纸，获得可热塑形能力。

制备波纹结构单元。依据吸波蜂窝的电性能设计得到的吸波结构，确定最终的蜂窝孔格形状为六边形，边长为2.77mm。波纹单元为六边形孔格的一半，呈周期分布，利用模具对吸波芳纶纸进行连续压制，获得波纹结构单元；同时在六边形波纹结构单元的直边外涂抹芯条胶。

波纹单元叠加。根据吸波蜂窝阻抗匹配的吸波结构设计，确定不同电磁特性吸波芳纶纸的铺层顺序和层数。其中A1、A2、A3、A4、A5的吸波芳纶纸层数均为20层。波纹单元叠加时，两个波纹单元通过直边处的芯条胶进行对齐和胶接，形成一个完整的六边形蜂窝孔格，呈周期性排列。

加热处理。将粘接排列后的波纹单元放置于模具内，蜂窝孔内插入与六边形的金属棒材，同时可以给蜂窝孔壁施加一定的压力，确保芯条胶的粘接强度。进行加热处理，升温至180℃，保温3h，确保芯条胶和酚醛树脂能够完全固化。降温至60℃以下，可取出金属棒材，获得垂直于蜂窝孔方向的吸收剂梯度分布的吸波蜂窝。

该吸波蜂窝孔格呈六边形，孔格均匀分布，无孔格未打开现象，孔格边长尺寸公差控制在±0.15mm的范围内；沿着孔格方向，吸波蜂窝的压缩强度为3.7MPa；垂直于孔格方向测试反射率，1～2GHz反射率≤-3dB，2～8GHz反射率≤-10dB，8～18GHz反射率≤-20dB，18～40GHz反射率≤-25dB。吸波蜂窝在需求的电磁波频段内(8～40GHz)具有优异的吸波效果。

实施例2

根据需求，确定吸波蜂窝针对的电磁波频段主要为1～8GHz，该频段内垂直于蜂窝孔格方向需具有优异的吸波性能。根据吸波频段，确定了吸波芳纶纸中吸收剂为羰基铁粉。进行电性能设计，利用电磁仿真软件，计算和优化得到最佳的梯度渐变的吸波结构，确定吸波层的厚度为0.3mm，吸波层中羰基铁粉占总质量比分别为1％，5％，10％，20％，40％，80％，层数分别为30层，30层，20层，20层，15层，10层。孔格形状为长方形，长边为4mm，短边为2mm。制备过程中，吸波芳纶纸浸渍时间为5min；振动除去多余的树脂后，增重比例为100％；半固化温度为200℃，半固化时间为3h；加热温度为200℃，固化时间为10h；其余同实施例1，得到垂直于蜂窝孔方向的吸收剂梯度分布的吸波蜂窝。

该吸波蜂窝孔格呈长方形，孔格均匀分布，无孔格未打开现象，孔格边长尺寸公差控制在±0.15mm的范围内；沿着孔格方向，吸波蜂窝压缩强度为3.4MPa；垂直于孔格方向测试反射率，1～2GHz反射率≤-18dB，2～8GHz反射率≤-22dB，8～18GHz反射率≤-12dB，18～40GHz反射率≤-8dB。吸波蜂窝在需求的电磁波频段内(1～8GHz)具有优异的吸波效果。

实施例3

根据需求，确定吸波蜂窝针对的电磁波频段主要为0.5～40GHz，该频段内垂直于蜂窝孔格方向需具有优异的吸波性能。根据吸波频段，确定了吸波芳纶纸中吸收剂为碳纤维和片状铁硅铝吸收剂。进行电性能设计，利用电磁仿真软件，计算和优化得到最佳的梯度渐变的吸波结构，确定吸波层的厚度为0.25mm，吸波层中碳纤维含量占芳纶纸的总质量比分别为0.5％，1％，2％，4％，8％。其中碳纤维含量为2％，4％，8％的吸波芳纶纸中，加入片状铁硅铝吸收剂，质量分数分别为40％，60％，80％。得到吸波芳纶纸分别为A1、A2、A3、A4、A5，层数分别为40层，30层，25层，20层，15层。制备过程中，吸波芳纶纸浸渍时间为30min；振动除去多余的树脂后，增重比例为300％；半固化温度为400℃，半固化时间为2h；加热温度为450℃，固化时间为5h；其余同实施例1，得到垂直于蜂窝孔方向的吸收剂梯度分布的吸波蜂窝。

该吸波蜂窝孔格呈六边形，孔格均匀分布，无孔格未打开现象，孔格边长尺寸公差控制在±0.15mm的范围内；沿着孔格方向，吸波蜂窝压缩强度为3.2MPa；垂直于孔格方向测试反射率，0.5～1GHz反射率≤-10dB，1～2GHz反射率≤-15dB，2～8GHz反射率≤-20dB，8～18GHz反射率≤-25dB，18～40GHz反射率≤-25dB。吸波蜂窝在需求的电磁波频段内(0.5～40GHz)具有优异的吸波效果。

对比例1：

芳纶纸中碳纤维均为0，其余同实施例1，获得蜂窝。该蜂窝孔格呈六边形，孔格均匀分布，无孔格未打开现象，孔格边长尺寸公差控制在±0.15mm的范围内；沿着孔格方向，压缩强度为3.6MPa；垂直于孔格方向测试反射率，无吸波性能。

对比例2：

利用传统制备方法的吸波蜂窝，将吸波芳纶纸通过粘芯条胶、叠层、热压、拉伸、浸胶、烘干、固化工艺，其余同实施例1，获得吸波蜂窝。该吸波蜂窝孔格呈六边形，但孔格形态分布不均匀，存在部分蜂窝孔格未打开现象和部分蜂窝孔脱粘现象，孔格边长尺寸波动较大，公差在±2.0mm的范围内；沿着孔格方向，压缩强度为2.4MPa；垂直于孔格方向测试反射率，1～2GHz反射率≤-2dB，2～8GHz反射率≤-4dB，8～18GHz反射率≤-10dB，18～40GHz反射率≤-12dB。吸波蜂窝在需求的电磁波频段内(8～40GHz)的吸波性能并不突出。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

以上公开的本发明的具体实施例和附图，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。本发明不应局限于本说明书的实施例和附图所公开的内容，本发明的保护范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝，其特征在于，包括多种吸波芳纶纸和在所述吸波芳纶纸上浸有的已固化树脂；每种吸波芳纶纸由芳纶纸涂覆吸波层构成，且所述吸波层由吸收剂与胶黏剂构成；所述多种吸波芳纶纸中的吸收剂的含量高低呈梯度差异；每种吸波芳纶纸含有多张，每张吸波芳纶纸均呈统一的半孔格形状；所述多种吸波芳纶纸按照同种类的吸波芳纶纸粘贴一起构成一个梯度层，不同种类的芳纶纸按照吸收剂含量高低呈梯度粘贴一起，相邻两张吸波芳纶纸粘贴时半孔格形状对齐，构成完整的孔格形状；所述吸波蜂窝的吸收剂含量梯度由低到高的方向垂直于所述孔格方向，并与电磁波入射方向相同；

所述吸波蜂窝的制备步骤包括：

1）蜂窝结构设计：根据吸波频段确定吸收剂种类，并利用电磁仿真软件计算最佳的电磁特性梯度渐变的吸波结构，确定各梯度层的厚度，进而确定各梯度层的吸波芳纶纸的数量、吸波层的厚度、吸收剂的含量和蜂窝孔格尺寸，然后基于计算结果进行后续步骤；

2）吸波芳纶纸制备：由吸收剂和胶黏剂混合制成吸波浆料，再涂覆在芳纶纸表面固化成吸波层，得到吸波芳纶纸；

3）吸波芳纶纸浸渍树脂：将所述吸波芳纶纸完全浸渍于树脂中，取出后垂直放置，并振动去除多余的树脂，然后进行半固化处理；

4）制备波纹结构单元：利用预先设计好的压制模具压制半固化处理后的吸波芳纶纸，得到具有半孔格形状的吸波芳纶纸即波纹结构单元，并在半孔格间的凸边上涂膜芯条胶；

5）波纹单元叠加：按照同种类的吸波芳纶纸相接，不同种类的吸波芳纶纸按梯度高低相接的方式，将每个波纹结构单元对齐并通过所述芯条胶粘接，得到吸波蜂窝半成品；

6）加热处理：将所述吸波蜂窝半成品放入模具中，在蜂窝孔格孔内插入相同形状的棒材，向蜂窝孔壁施加一定的压力，确保芯条胶的粘接强度，再进行加热固化，得到垂直于蜂窝孔格方向的吸收剂梯度分布的吸波蜂窝。

2.如权利要求1所述的吸波蜂窝，其特征在于，所述吸收剂的含量为0.1~90wt%，所述吸波层的厚度为0.01~0.3mm。

3.如权利要求1所述的吸波蜂窝，其特征在于，所述吸收剂具有电磁损耗能力，选用炭黑、石墨片、碳纤维、二氧化硅、羰基铁粉、铁氧体、铁硅铝中的至少一种；所述树脂选用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂中的一种。

4.一种芳纶纸表层涂覆吸收剂的吸波蜂窝的制备方法，用于制备权利要求1所述的吸波蜂窝，其特征在于，包括以下步骤：

1）蜂窝结构设计：根据吸波频段确定吸收剂种类，并利用电磁仿真软件计算最佳的电磁特性梯度渐变的吸波结构，确定各梯度层的厚度，进而确定各梯度层的吸波芳纶纸的数量、吸波层的厚度、吸收剂的含量和蜂窝孔格尺寸，然后基于计算结果进行后续步骤；

2）吸波芳纶纸制备：由吸收剂和胶黏剂混合制成吸波浆料，再涂覆在芳纶纸表面固化成吸波层，得到吸波芳纶纸；

3）吸波芳纶纸浸渍树脂：将所述吸波芳纶纸完全浸渍于树脂中，取出后垂直放置，并振动去除多余的树脂，然后进行半固化处理；

4）制备波纹结构单元：利用预先设计好的压制模具压制半固化处理后的吸波芳纶纸，得到具有半孔格形状的吸波芳纶纸即波纹结构单元，并在半孔格间的凸边上涂膜芯条胶；

5）波纹单元叠加：按照同种类的吸波芳纶纸相接，不同种类的吸波芳纶纸按梯度高低相接的方式，将每个波纹结构单元对齐并通过所述芯条胶粘接，得到吸波蜂窝半成品；

6）加热处理：将所述吸波蜂窝半成品放入模具中，在蜂窝孔格孔内插入相同形状的棒材，向蜂窝孔壁施加一定的压力，确保芯条胶的粘接强度，再进行加热固化，得到垂直于蜂窝孔格方向的吸收剂梯度分布的吸波蜂窝。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述吸收剂的含量为0.1~90wt%，所述吸波层的厚度为0.01~0.3mm。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述吸收剂具有电磁损耗能力，选用炭黑、石墨片、碳纤维、二氧化硅、羰基铁粉、铁氧体、铁硅铝中的至少一种。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，对于吸收的电磁波频段低于8GHz，所述吸收剂选用磁性吸收剂即羰基铁粉、铁氧体、铁硅铝中的至少一种；对于吸收的电磁波频段高于8GHz，所述吸收剂选用介电型吸收剂即炭黑、石墨片、碳纤维、二氧化硅中的至少一种；对于超宽或全频段吸收电磁波，所述吸收剂同时选用所述磁性吸收剂中的至少一种和介电型吸收剂中的至少一种。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述树脂选用酚醛树脂、聚酰亚胺树脂中的一种。

9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述吸波芳纶纸浸渍时间为5~30min；振动除去多余的树脂后，增重比例为50%~300%。

10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述半固化处理的条件为：半固化温度为120~400℃，半固化时间为0.5~3h；所述加热固化的条件为：加热温度为180~450℃，固化时间为3~10h。