CN120171124B - 一种复合材料反射面及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料反射面及其制备方法，复合材料反射面包括：自外向内依次设置的外蒙皮、铝蜂窝中间夹层、内蒙皮、金属层；金属层包括：空心环网、多个相同形状的扇形网，各扇形网与空心环网之间以及相邻的两个扇形网之间均搭接预定距离，进而使得各扇形网与空心环网相互配合形成金属层；本发明的反射面成本低，仅为碳纤维的1/3；本发明的制备方法简单、周期短、可批量生产；本发明的制作过程无需热压罐，无需金属化喷涂的步骤，进而避免污染环境。

Description

一种复合材料反射面及其制备方法

技术领域

本发明属于反射面及其制备领域，尤其涉及一种复合材料反射面及其制备方法。

背景技术

在卫星通信、航空航天等领域，碳纤维复合材料反射面占据主导地位，其优异的综合性能满足了现代科技对反射面材料的严苛要求，最主要的是其优异的电磁性能确保了信号的高效传输。高精度的碳纤维复合材料反射面的反射区域金属化一般为喷涂或涂覆，但是这会对环境造成污染，而且制造成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料反射面及其制备方法，以解决碳纤维复合材料反射面的成本高、且喷涂污染环境的问题。

本发明采用以下技术方案：一种复合材料反射面，包括：自外向内依次设置的外蒙皮、铝蜂窝中间夹层、内蒙皮、金属层；

金属层包括：

空心环网，为空心环状的金属铜网，其环心为反射面的中心点；

多个相同形状的扇形网，均为金属铜网，均以空心环网的环心为中心点圆周阵列设置，各扇形网与空心环网之间以及相邻的两个扇形网之间均搭接预定距离，进而使得各扇形网与空心环网相互配合形成金属层。

进一步地，预定距离为5mm。

进一步地，空心环网和扇形网的金属铜网均为300目。

进一步地，内蒙皮和外蒙皮均为玻璃纤维层。

一种复合材料反射面的制备方法，包括：

步骤1：制作金属层；

步骤2：在金属层外侧依次铺设内蒙皮、铝蜂窝中间夹层、外蒙皮得到反射面；

其中，步骤1包括：按照反射面的尺寸剪裁金属铜网得到空心环网；然后根据空心环网的尺寸剪裁胶膜得到与空心环网相同尺寸的第一胶膜，并将第一胶膜黏附在空心环网的内壁上；通过第一胶膜将空心环网黏附在反射面模具上，并使得空心环网的环心与反射面的中心点重合。

进一步地，步骤1还包括：按照反射面的尺寸裁剪金属铜网得到各扇形网，然后根据各扇形网的尺寸剪裁胶膜得到与扇形网相同尺寸和相同数量的第二胶膜，并将第二胶膜分别黏附在各扇形网的内壁上；通过各第二胶膜将各扇形网黏附在反射面模具上，并使得各扇形网与空心环网之间、以及两个相邻的扇形网之间均相互搭接，进而得到金属层。

进一步地，步骤2包括：

步骤201：将内蒙皮铺设在金属层的外侧，然后抽真空并烘干成型得到第一中间件；

步骤202：在第一中间件的外侧铺设第三胶膜；

步骤203：将铝蜂窝中间夹层黏附在第三胶膜的外侧，然后抽真空并烘干成型得到第二中间件；

步骤204：在第二中间件的外侧铺设第四胶膜；

步骤205：将外蒙皮黏附在第四胶膜的外侧，然后抽真空并烘干成型得到反射面。

本发明的有益效果是：

本发明的反射面成本低，仅为碳纤维的1/3；本发明的制备方法简单、周期短、可批量生产；本发明的制作过程无需热压罐，无需金属化喷涂的步骤，进而避免污染环境；

本发明的制备方法中进行了3次抽真空和烘干，进而使得金属层与内蒙皮一起固化，铝蜂窝中间夹层与内蒙皮一起固化，外蒙皮与铝蜂窝中间夹层一起固化，进而保证金属层与内蒙皮之间的服帖和对应精度；以及铝蜂窝中间夹层与内蒙皮之间的服帖和对应精度，以及外蒙皮与铝蜂窝中间夹层之间的服帖和对应精度；

本发明在制备过程中将各扇形网与空心环网、以及相邻的两个扇形网之间均相互搭接，以及通过不同角度的铺设方法使得反射面的厚度均匀一致，避免了因各向异性带来的变形问题，解决了反射面的翘曲和变形，在提高反射面整体强度和刚度的情况下，确保了反射面所需要的精度，反射面的精度均方根在0.12RMS~0.14RMS。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的剖视图中A处的细节放大图；

图3为本发明中空心环网和扇形网的布置图。

其中：10、内蒙皮；11、铝蜂窝中间夹层；12、外蒙皮；13、空心环网；14、扇形网。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明中的“走向”是依据本发明处于图1状态时的走向描述。

本发明公开了一种复合材料反射面，如图1-3所示，包括：自外向内依次设置的外蒙皮12、铝蜂窝中间夹层11、内蒙皮10、金属层。

金属层包括：空心环网13、多个相同形状的扇形网14。

空心环网13为空心环状的金属铜网，空心环网13的环心为反射面的中心点。

多个相同形状的扇形网14均为金属铜网，多个扇形网14均以空心环网13的环心为中心点圆周阵列设置，各扇形网14与空心环网13之间以及相邻的两个扇形网14之间均搭接预定距离，进而使得各扇形网14与空心环网13相互配合形成金属层。

优选地，预定距离为5mm。

优选地，空心环网13和扇形网14的金属铜网均为300目。

优选地，内蒙皮10和外蒙皮12均为玻璃纤维层。

本发明还公开了一种复合材料反射面的制备方法，包括：

步骤1：制作金属层；

步骤2：在金属层外侧依次铺设内蒙皮10、铝蜂窝中间夹层11、外蒙皮12得到反射面。

其中，步骤1包括：按照反射面的尺寸剪裁金属铜网得到空心环网13；然后根据空心环网13的尺寸剪裁胶膜得到与空心环网13相同尺寸的第一胶膜，并将第一胶膜黏附在空心环网13的内壁上；通过第一胶膜将空心环网13黏附在反射面模具上，并使得空心环网13的环心与反射面的中心点重合。

步骤1还包括：按照反射面的尺寸裁剪金属铜网得到各扇形网14，然后根据各扇形网14的尺寸剪裁胶膜得到与扇形网14相同尺寸和相同数量的第二胶膜，并将第二胶膜分别黏附在各扇形网14的内壁上；通过各第二胶膜将各扇形网14黏附在反射面模具上，并使得各扇形网14与空心环网13之间、以及两个相邻的扇形网14之间均相互搭接，进而得到金属层。

步骤2包括：

步骤201：将内蒙皮10铺设在金属层的外侧，然后抽真空并烘干成型得到第一中间件；

步骤202：在第一中间件的外侧铺设第三胶膜；

步骤203：将铝蜂窝中间夹层11黏附在第三胶膜的外侧，然后抽真空并烘干成型得到第二中间件；

步骤204：在第二中间件的外侧铺设第四胶膜；

步骤205：将外蒙皮12黏附在第四胶膜的外侧，然后抽真空并烘干成型得到反射面。

本发明的金属层可提供与碳纤维相当的电磁反射特性，并且确保足够的机械强度。本发明的反射面的信号传输效率与碳纤维反射面相当，材料成本仅为碳纤维的1/3，进而在成本上降低了60%以上。

实施例1：本实施例需要制作口径为1800mm的抛物反射面，共计使用12个扇形网14和1个空心环网13来制备金属层。

反射面模具的直径为1800mm，反射面模具的型面拱高为335mm。

空心环网13和扇形网14的金属铜网均为300目平纹编织铜网。

空心环网13的外圆直径为500mm，内圆直径为130mm。

铝蜂窝中间夹层11的铝蜂窝为六方型，铝蜂窝中间夹层11的六方壁厚为0.05mm。

扇形网14的半径为1070mm，弧长为560mm。

第一胶膜、第二胶膜、第三胶膜、第四胶膜均选择固化温度为120℃的胶膜，胶膜的型号为LJM-300。

各扇形网14与空心环网13之间、以及两个相邻的扇形网14之间均相互搭接5mm。

在制作反射面之前，将反射面模具清理干净，并加热至40℃~50℃，在反射面模具表面涂覆脱模剂。

具体步骤包括：

步骤1：制作金属层；

步骤2：在金属层外侧依次铺设内蒙皮10、铝蜂窝中间夹层11、外蒙皮12得到反射面；

其中，步骤1包括：

将第一胶膜黏附在空心环网13的内壁上；通过第一胶膜将空心环网13黏附在反射面模具上，并使得空心环网13的环心与反射面的中心点重合；

将各第二胶膜分别黏附在各扇形网14的内壁上；通过各第二胶膜将各扇形网14黏附在反射面模具上，并使得各扇形网14与空心环网13之间、以及两个相邻的扇形网14之间均相互搭接，进而得到金属层。

其中，步骤2包括：

步骤201：将内蒙皮10铺设在金属层的外侧，然后抽真空并烘干成型得到第一中间件；其中，真空压力≤-0.093Mpa，保持5分钟不掉压；烘干条件：先70℃保温100min，然后130℃保温200min。

步骤202：在第一中间件的外侧铺设第三胶膜；

步骤203：将铝蜂窝中间夹层11黏附在第三胶膜外侧，然后抽真空并烘干成型得到第二中间件；其中，真空压力≤-0.093Mpa，保持5分钟不掉压；烘干条件：先70℃保温100min，然后130℃保温200min。

步骤204：在第二中间件的外侧铺设第四胶膜；

步骤205：将外蒙皮12黏附在第四胶膜的外侧，然后抽真空并烘干成型得到反射面。其中，真空压力≤-0.093Mpa，保持5分钟不掉压；烘干条件：先70℃保温100min，然后130℃保温200min。

将实施例制备得到的反射面的曲面精度利用摄影测量仪进行检测，检测结果如表1所示。

表1 检测结果

表1中，dX表示矢量在 X 方向上的偏差，dY表示矢量在 Y 方向上的偏差，dZ表示矢量在 Z 方向上的偏差，长度Mag表示矢量的长度，最小值表示各方向偏差和矢量长度的最小值，最大值为各方向偏差和矢量长度的最大值，平均值表示各方向偏差和矢量长度的平均值。

从表1的容差分析可以看出，容差范围为±0.76 mm，189个数据点都在容差范围内，0个数据点超出容差范围。位移变化相对较小，所有方向的最大位移不超过0.23mm，所有测量结果均在指定的容差范围内，同时产品的整体精度均方根RMS在0.1mm，这表明反射面的性能良好。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复合材料反射面，其特征在于，包括：自外向内依次设置的外蒙皮（12）、铝蜂窝中间夹层（11）、内蒙皮（10）、金属层；

所述金属层包括：

空心环网（13），为空心环状的金属铜网，其环心为反射面的中心点；

多个相同形状的扇形网（14），均为金属铜网，均以所述空心环网（13）的环心为中心点圆周阵列设置，各所述扇形网（14）与空心环网（13）之间以及相邻的两个所述扇形网（14）之间均搭接预定距离，进而使得各扇形网（14）与空心环网（13）相互配合形成金属层；

其制作方法包括：

步骤1：制作金属层；

步骤2：在所述金属层外侧依次铺设内蒙皮（10）、铝蜂窝中间夹层（11）、外蒙皮（12）得到反射面；

其中，所述步骤1包括：按照反射面的尺寸剪裁金属铜网得到所述空心环网（13）；然后根据所述空心环网（13）的尺寸剪裁胶膜得到与空心环网（13）相同尺寸的第一胶膜，并将第一胶膜黏附在空心环网（13）的内壁上；通过所述第一胶膜将空心环网（13）黏附在反射面模具上，并使得所述空心环网（13）的环心与反射面的中心点重合；

步骤2包括：

步骤201：将所述内蒙皮（10）铺设在金属层的外侧，然后抽真空并烘干成型得到第一中间件；

步骤202：在所述第一中间件的外侧铺设第三胶膜；

步骤203：将所述铝蜂窝中间夹层（11）黏附在第三胶膜的外侧，然后抽真空并烘干成型得到第二中间件；

步骤204：在所述第二中间件的外侧铺设第四胶膜；

步骤205：将所述外蒙皮（12）黏附在第四胶膜的外侧，然后抽真空并烘干成型得到反射面；

所述反射面的口径为1800mm。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料反射面，其特征在于，所述预定距离为5mm。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料反射面，其特征在于，所述空心环网（13）和扇形网（14）的金属铜网均为300目。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料反射面，其特征在于，所述内蒙皮（10）和外蒙皮（12）均为玻璃纤维层。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料反射面，其特征在于，所述步骤1还包括：按照反射面的尺寸裁剪金属铜网得到各所述扇形网（14），然后根据各所述扇形网（14）的尺寸剪裁胶膜得到与扇形网（14）相同尺寸和相同数量的第二胶膜，并将所述第二胶膜分别黏附在各扇形网（14）的内壁上；通过各所述第二胶膜将各扇形网（14）黏附在反射面模具上，并使得各所述扇形网（14）与空心环网（13）之间、以及两个相邻的扇形网（14）之间均相互搭接，进而得到金属层。