CN117341288A - 一种三维吸波频选材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种三维吸波频选材料及其制造方法,三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,在满足现代隐形战机、航空航天器力学性能基础上,更具轻量化;克服现有芳纶纸蜂窝芯功能单一性,在满足力学性能基础上使其蜂窝芯结构具有吸波性能,加工工序比现有隐形吸波材料更为简洁高效。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域,尤其涉及一种三维吸波频选材料及其制造方法。
背景技术
芳纶纸蜂窝作为高比强度高比刚度的结构芯材,一直广泛使用于航空领域,如今面对越来越高的使用环境,尤其是吸波隐身能力的高要求,蜂窝芯材只具备优异的力学性能是不够的,还需要满足吸波隐身性能指标。然而传统吸波蜂窝作为一种功能型材料,其可设计性差,质量密度偏大,无法在满足结构功能一体化的同时,做到轻量化、可设计化这一新型航空航天飞行器性能设计目标。
航天特种材料及工艺技术研究所的CN115603058A 公开了一种基于蜂窝结构的三维超材料及其制备方法。该基于蜂窝结构的三维超材料包括内封装层、外封装层、二维频选屏、壁内含有微结构的蜂窝结构;二维频选屏设置在内封装层 上方;蜂窝结构设置在二维频选屏上方,蜂窝结构中每个孔格为一个单元,每个单元的壁上含有多个电磁微结构;外封装层为三维超材料的最外层。将内封装层、二维频选屏、壁内含有微结构的蜂窝结构、外封装层按照由内而外的顺序逐层铺 覆,采用预浸料袋压成型得到基于蜂窝结构的三维超材料。本发明的三维超材料结构具有加工程序简单高效、电磁性能稳定、可调控、滤波性能好等优点,并且能够实现宽角滤波效果。该发明利用蜂窝芯结构每个孔格单元内壁设置电磁微结构,该电磁微结构为三个六边形同心环,电磁微结构的材料为导电油墨,所述导电油墨为导电铜浆或导电银浆,通过孔格内壁设置的电磁微结构,提供厚度方向的电磁谐振,从而提高滤波性能,且能够实现宽角滤波效果,能在70度的入射角范围内均能维持滤波性能。上述发明在滤波性能上取得了一定效果,但其复杂的三层同环单元结构使蜂窝芯结构封装带来极大难度,电磁微结构的材料为导电油墨,而导电油墨热稳定温度最高为200摄氏度,本发明应用于高速飞行航空器中,耐受瞬时温度超过350摄氏度,对导电油墨稳定结构造成破坏 ,使高速飞行航空器隐形吸波性能衰减或散失,而且这种破坏是不可逆的;除此之外三层同环单元结构使蜂窝芯结构质量增加,无法满足现代隐形战机轻量化需求,因此如何提供一种满足力学性能的耐高温、结构稳定且具有吸波隐身功能三维吸波频选材料成为行业研究的重中之重。除此之外要避免制备工序复杂,易加工特点,以降低三维吸波频选材料的生产成本。
发明内容
为此,本发明提供一种三维吸波频选材料及其制造方法,以克服上述不足。
为实现上述目的,本发明提供一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。
作为优选,所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。
作为优选,所述的二维超材料单元印制圆环、椭圆环、正多边图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。
作为优选,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm。
作为优选,所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
一种三维吸波频选材料的制造方法,其包括如下步骤:
选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为圆环、椭圆环、正多边图案;其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
作为优选,所述的定形工序在烘箱中定型后的蜂窝芯胚料还要进行以下步骤以形成所述三维吸波频选材料蜂窝芯:
浸胶固化工序:提供浸胶树脂混合液,搅拌均匀后对烘箱中定型后的蜂窝芯胚料进行浸胶,完成浸胶后,对浸胶后的蜂窝芯胚料进行固化;
机加工序:将固化后的蜂窝芯胚料在蜂窝专用五轴加工中心上加工成设计结构外形的所述三维吸波频选材料。
作为优选,所述的覆胶工序中为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣为氰酸酯、双马树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种,胶衣厚度≯0.5mm。
作为优选,在热压工序和拉伸工序之间,还包括切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。
作为优选,所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。
作为优选,所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。
作为优先,所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。
作为优选,所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
本发明有益效果是:与现有技术相比,本发明所制造的三维吸波频选材料以及通过该三维吸波频选材料制造三维吸波频选材料蜂窝芯具有以下优点:
在满足现代隐形战机、航空航天器力学性能基础上,更具轻量化;克服现有芳纶纸蜂窝芯功能单一性,在满足力学性能基础上使其蜂窝芯结构具有吸波性能,即使现代隐形战机、航空航天器具有隐身性;
本发明通过纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末在芳纶纸上印刷圆环等图案,使其具有吸波单元结构,利用印刷图案构成的单元结构,使入射的电磁波在单元结构中多次反射,在印刷的吸波材料作用下即构成稳定耐高温的能量黑体,满足吸波频段覆盖S、C、X、Ku,即满足现代隐形战机、航空航天器隐身性能需求;
本发明通过印刷圆环、放环等单元结构,使其进一步加工的三维吸波频选材料蜂窝芯在满足轻量化需求上,加工工序比现有隐形吸波材料更为简洁高效。
附图说明
图1为本发明一种三维吸波频选材料的结构示意图;
图2为本发明二维超材料单元的芳纶纸印制的图案实施例1、2示意图;
图3为本发明二维超材料单元的芳纶纸印制的图案实施例3、4示意图;
图4为本发明二维超材料单元的芳纶纸印制的图案实施例5、6示意图;
图5为本发明二维超材料单元的芳纶纸印制的图案实施例7、8示意图;
图6为本发明一种三维吸波频选材料的制造方法实施例1、3、5、7示意图;
图7为本发明一种三维吸波频选材料的制造方法实施例2、4、6、8示意图;
图8为本发明三维吸波频选材料蜂窝芯另需步骤示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白,下面结合实施例对本发明作进一步描述;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1,如图1、图2、图6、图8所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制圆环图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为圆环图案;所述的圆环图案直径为0.2-3毫米,纵横均匀排布,每相邻两组圆环间距为0.1-1.5毫米,即为圆环半径,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
其中以纳米碳粉印刷的圆环记为样品1,其吸波频段为2-8GHz,平均垂直入射反射率为10dB;以纳米石墨烯印刷的圆环记为样品2,其吸波频率为2-18GHz,平均垂直入射反射率为20dB;
以纳米金属粉印刷的圆环记为样品3,本实施例选用Fe、Co、Ni合金粉末,其吸波频率3-16GHz,平均垂直入射反射率为13dB。
实施例2,如图1、图2、图6、图7所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制圆环图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为圆环图案;所述的圆环图案直径为0.2-3毫米,纵横均匀排布,每相邻两组圆环间距为0.1-1.5毫米,即为圆环半径,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
所述的定形工序在烘箱中定型后的蜂窝芯胚料还要进行以下步骤以形成所述三维吸波频选材料蜂窝芯:
S10浸胶固化工序:提供浸胶树脂混合液,搅拌均匀后对烘箱中定型后的蜂窝芯胚料进行浸胶,完成浸胶后,对浸胶后的蜂窝芯胚料进行固化;
S11机加工序:将固化后的蜂窝芯胚料在蜂窝专用五轴加工中心上加工成设计结构外形的所述三维吸波频选材料。
实施例3,如图1、图3、图6、图8所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制椭圆环图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为椭圆环图案;所述的椭圆环图案长半径为0.1-1.5毫米、短半径为0.05-1毫米,纵横均匀排布,每相邻两组椭圆环间距为0.1-1.5毫米,即为椭圆环长半径,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
其中以纳米碳粉印刷的椭圆环记为样品4,其吸波频段为2-8GHz,平均垂直入射反射率为8dB;以纳米石墨烯印刷的椭圆环记为样品5,其吸波频率为2-18GHz,平均垂直入射反射率为16dB;
以纳米金属粉印刷的椭圆环记为样品6,本实施例选用Fe、Co、Ni合金粉末,其吸波频率3-16GHz,平均垂直入射反射率为10dB。
实施例4,如图1、图3、图6、图7所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制椭圆环图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为椭圆环图案;所述的椭圆环图案长半径为0.1-1.5毫米、短半径为0.05-1毫米,纵横均匀排布,每相邻两组椭圆环间距为0.1-1.5毫米,即为椭圆环长半径,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
所述的定形工序在烘箱中定型后的蜂窝芯胚料还要进行以下步骤以形成所述三维吸波频选材料蜂窝芯:
S10浸胶固化工序:提供浸胶树脂混合液,搅拌均匀后对烘箱中定型后的蜂窝芯胚料进行浸胶,完成浸胶后,对浸胶后的蜂窝芯胚料进行固化;
S11机加工序:将固化后的蜂窝芯胚料在蜂窝专用五轴加工中心上加工成设计结构外形的所述三维吸波频选材料。
实施例5,如图1、图4、图6、图8所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制正六边形图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为正六边形图案;所述的正六边形图案边长为0.2-3毫米,纵横均匀排布,每相邻两组正六边形间距为0.1-1.5毫米,即为边长一半,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
其中以纳米碳粉印刷的正六边记为样品7,其吸波频段为2-8GHz,平均垂直入射反射率为16dB;以纳米石墨烯印刷的正六边记为样品8,其吸波频率为2-18GHz,平均垂直入射反射率为22dB;
以纳米金属粉印刷的正六边形记为样品9,本实施例选用Fe、Co、Ni合金粉末,其吸波频率3-16GHz,平均垂直入射反射率为15dB。
实施例6,如图1、图4、图6、图7所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制正六边形图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为正六边形图案;所述的正六边形图案边长为0.2-3毫米,纵横均匀排布,每相邻两组正六边形间距为0.1-1.5毫米,即为边长一半,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
所述的定形工序在烘箱中定型后的蜂窝芯胚料还要进行以下步骤以形成所述三维吸波频选材料蜂窝芯:
S10浸胶固化工序:提供浸胶树脂混合液,搅拌均匀后对烘箱中定型后的蜂窝芯胚料进行浸胶,完成浸胶后,对浸胶后的蜂窝芯胚料进行固化;
S11机加工序:将固化后的蜂窝芯胚料在蜂窝专用五轴加工中心上加工成设计结构外形的所述三维吸波频选材料。
实施例7,如图1、图5、图6、图8所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制正三角形图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为正三角形图案;所述的正三角形图案边长为0.2-3毫米,纵横均匀排布,每相邻两组正三角形间距为0.1-1.5毫米,即为边长一半,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
其中以纳米碳粉印刷的正三角形记为样品10,其吸波频段为2-8GHz,平均垂直入射反射率为14dB;以纳米石墨烯印刷的正三角形为样品11,其吸波频率为2-18GHz,平均垂直入射反射率为18dB;
以纳米金属粉印刷的正三角形记为样品12,本实施例选用Fe、Co、Ni合金粉末,其吸波频率3-16GHz,平均垂直入射反射率为12dB。
实施例8,如图1、图5、图6、图7所示,一种三维吸波频选材料,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。所述有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。所述的二维超材料单元印制正三角形图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末。所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
其制造方法包括如下步骤:
S1选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
S2印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为正三角形图案;所述的正三角形图案边长为0.2-3毫米,纵横均匀排布,每相邻两组正三角形间距为0.1-1.5毫米,即为边长一半,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
S3覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
S4固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
S5涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
S6叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
S7热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
S8拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
S9定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型。
在S7热压工序和S8拉伸工序之间,还包括S71切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。所述浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
所述的定形工序在烘箱中定型后的蜂窝芯胚料还要进行以下步骤以形成所述三维吸波频选材料蜂窝芯:
S10浸胶固化工序:提供浸胶树脂混合液,搅拌均匀后对烘箱中定型后的蜂窝芯胚料进行浸胶,完成浸胶后,对浸胶后的蜂窝芯胚料进行固化;
S11机加工序:将固化后的蜂窝芯胚料在蜂窝专用五轴加工中心上加工成设计结构外形的所述三维吸波频选材料。
由上述实施例中样品1-12,以CN115603058A制备样品作为对比例1吸波性能如下表1:
表1
由表1可以看出本发明制备的样品1-12对比CN 115603058A制备样品具有更宽的吸波频率,吸波性能上来看除样品4吸波性能都强于对比例;从本发明样品1-12来看,吸波频率和印刷所采用材料有关,材料上来看纳米石墨烯>纳米金属粉>纳米碳粉;从衰减性能上来看印刷的图案形状正六边形>正三角形>圆形>椭圆形。
本发明二维超材料单元印制图案厚度为0.05~0.5mm,在样品8印制厚度分别为0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm,平均垂直入射反射率分别为20.1db、21.2db、22.6db、19.8db,由上述可以看出平均垂直入射反射率除了和印刷材料相关,另与印刷厚度相关,印刷0.05~0.5mm为最佳。
由上述实施例中样品1-12,以CN115603058A制备样品作为对比例1吸波性能如下表2:
表2
由表2可以看出本发明制备的样品1-12对比对比例1具有更优秀的抗高温能力以及力学性能。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种三维吸波频选材料,其特征是,所述三维吸波频选材料包括多层印有二维超材料单元的芳纶纸相互错位粘接在一起,相邻的两层二维超材料单元的芳纶纸折叠成多个间隔设置成截面为正六边形的通孔,所述二维超材料单元的芳纶纸仅由不同单元的超材料结构印刷在芳纶纤维制成的纸张上获得,所述的二维超材料单元印制圆环、椭圆环、正多边图案,单元印制材料为纳米碳粉、纳米石墨烯或纳米金属粉末,每层所述二维超材料单元的芳纶纸中都浸渍酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述正六边形通孔的边长范围3~10毫米。
2.根据权利要求1所述的一种三维吸波频选材料,其特征是,所述的有机溶剂为乙醇、甲苯、丙酮、氯仿中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种三维吸波频选材料,其特征是,所述的提供的二维超材料单元的芳纶纸,其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种三维吸波频选材料,其特征是,所述的二维超材料单元的芳纶纸印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°。
5.一种三维吸波频选材料的制造方法,其特征是,包括如下步骤:
选材工序:提供多层芳纶纸,该纸不允许出现破损、异物影响电性能的问题;
印刷工序:将多层芳纶纸使用纳米碳粉、纳米石墨烯或各类纳米金属粉末印制二维超材料单元,二维超材料单元印制图案为圆环、椭圆环、正多边图案;其中印制图案对应的纳米碳粉、纳米石墨烯或纳米金属粉末厚度为0.05~0.5mm;印制的图案的排布方向与芳纶纸中的纤维分布方向保持一致,角度范围±15°;
覆胶工序:为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣;
固化工序:对所有覆满耐高温胶衣的二维超材料单元的芳纶纸进行高温固化;
涂胶工序:为每一层固化后的二维超材料单元的芳纶纸进行指定间隔涂胶,间隔距离视蜂窝孔格边长而定,在所述二维超材料单元的芳纶纸上,每一条所述胶涂成条形状而成胶条,在垂直于所述胶条的延伸方向上,所述胶条的宽度为两条相邻的胶条的间隔距离的三分之一;
叠纸工序:将每一层所述二维超材料单元的芳纶纸进行叠层,叠层后的二维超材料单元的芳纶纸的两条相邻的胶条之间的间隔距离小于10毫米;将该多层涂有胶条的二维超材料单元的芳纶纸依次叠合,并使两层相邻的二维超材料单元的芳纶纸的胶条全部隔条等距离错位;
热压工序:对所述胶合后的多层二维超材料单元的芳纶纸进行热压,制得蜂窝叠板;
拉伸工序:将该蜂窝叠板进行拉伸定型,且在开始拉伸时直至拉伸定型的过程中,一直保持对该蜂窝叠板进行水淋状态直至蜂窝叠板形成蜂窝状蜂窝芯胚料;
提供增强材料的喷洒液,并将该喷洒液均匀地喷洒在拉伸定型后的蜂窝芯胚料的蜂窝壁上;
定形工序:在蜂窝芯胚料的蜂窝壁上全部喷洒所述喷洒液后,并在该喷洒液未干之前立即放入烘箱中定型;
所述的定形工序在烘箱中定型后的蜂窝芯胚料还要进行以下步骤以形成所述三维吸波频选材料蜂窝芯:
浸胶固化工序:提供浸胶树脂混合液,搅拌均匀后对烘箱中定型后的蜂窝芯胚料进行浸胶,完成浸胶后,对浸胶后的蜂窝芯胚料进行固化;
机加工序:将固化后的蜂窝芯胚料在蜂窝专用五轴加工中心上加工成设计结构外形的所述三维吸波频选材料。
6.根据权利要求5所述的一种三维吸波频选材料的制造方法,其特征是,所述的覆胶工序中为每一层二维超材料单元的芳纶纸正反两面覆满等厚匀质的耐高温胶衣为氰酸酯、双马树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种,胶衣厚度≯0.5mm。
7.根据权利要求5所述的一种三维吸波频选材料的制造方法,其特征是,在热压工序和拉伸工序之间,还包括切边工序,该切边工序是将蜂窝叠板按照设计宽度进行切边。
8.根据权利要求5所述的一种三维吸波频选材料的制造方法,其特征是,所述的浸胶固化工序中浸胶树脂混合液包括酚醛树脂和有机溶剂工业酒精,酚醛树脂的质量为浸胶混合液总质量的50%~60%。
9.根据权利要求5所述的一种三维吸波频选材料的制造方法,其特征是,所述的浸胶固化工序中,浸胶时间为10分钟至1小时,浸胶次数为1-20次,且每次浸胶后,在80度至120度的烘筒中预热30至60分钟。
10.根据权利要求5或9所述的一种三维吸波频选材料的制造方法,其特征是,所述的浸胶固化工序中,完成最后一次浸胶后,在130度至180度的温度下固化90分钟至240分钟。
11.根据权利要求5所述的一种三维吸波频选材料的制造方法,其特征是,所述的拉伸工序中的增强材料为酚醛树脂与有机溶剂的混合液,所述有机溶剂为乙醇,甲苯,丙酮,氯仿中的一种或几种。
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