CN206502922U - 一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，包括采用碳纤维/玻璃纤维包芯纱织造而成的布，布的纹路缝隙和表面均固化有TDE‑86环氧树脂，TDE‑86环氧树脂通过树脂传递模塑成型工艺与布复合固化，碳纤维/玻璃纤维包芯纱以碳纤维为芯纱，玻璃纤维为编织纱，采用二维编织技术编织而成。本实用新型隐身材料采用碳纤维/玻璃纤维包芯纱结构，利用玻璃纤维的透波性能，使电磁波能够最大限度的进入到包芯纱线内部，然后利用碳纤维的电阻损耗将电磁波能量转化为热能或其他形式的能而耗散掉。同时碳纤维作为芯纱，处于伸直状态，可以有效的发挥其力学性能，使得隐身复合材料具有良好的力学性能。
Description
技术领域
本实用新型属于复合材料领域，涉及一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
背景技术
随着微波电子技术的飞速发展，未来战场的各种武器系统面临着严峻的威胁。隐身技术作为提高武器系统生存和突防能力的有效手段，受到世界各国的高度重视。隐身技术是指在一定微波探测环境中降低目标的可探测性，使其在一定的波长范围内难以被发现的技术。武器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料来实现。外形隐身技术难度较大，成本高，容易使目标的结构性能劣化；而采用隐身材料技术相对简单，设计难度低，所以隐身材料的发展和应用成为隐身技术发展的关键因素之一，其中吸波材料是隐身技术中不可或缺的一部分。吸波材料按照成型工艺和承载能力，可以分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料两大类。涂覆型吸波材料具有涂覆方便、吸波性能好、工艺简单容易调节等优点，但存在面密度高，质量重的缺点，难以满足对质量有严苛要求的飞行器的需要。因此，轻质结构型吸波材料研究及其结果在军事上的应用具有重大意义。
目前，探测飞机的遥感设备主要用雷达、红外、光学和声波探测系统四种，因此隐身技术也可以分为雷达隐身、红外隐身、可见光隐身和声波隐身四大类。探测系统中，雷达探测占60％以上，因而隐身的重点也在于雷达隐身。针对雷达的隐身技术途径主要是利用雷达吸波材料。吸波材料能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使吸收到的电磁波能量转化为热能或其他形式的能力而耗散掉，从而减少或者消除反射回到雷达探测器的电磁波。良好的吸波材料必须具备两个条件，一是雷达波入射到吸波材料内，其损耗能量尽可能大；二是吸波材料的阻抗与雷达的阻抗相匹配，此时满足无反射。实际上常要求吸波材料在一定频宽范围(如8-18GHz)内对电磁波进行强烈吸收，理想的情况是完全吸收，即反射系数为零。然而，阻抗匹配与有效吸收是一对矛盾体，在吸波材料的设计中必须同时考虑这两个条件，设法做到两者兼容。因此，如何选择和制备出具有合适复介电常数和复磁导率的吸波材料是研究中的一个重要因素。
碳纤维复合材料是目前应用最多的飞机复合材料，而碳纤维作为一种电损耗材料，理论上来讲可以作为吸波材料，但碳纤维石墨化程度高，是雷达的强反射体，因此必须对碳纤维进行电磁改性，使其具有良好的吸波性能，才能满足结构隐身的要求。目前，通过在复合材料树脂基体中掺混吸收剂可获得一定的吸波效果，在增加掺混吸收剂含量时，可使吸收频带得到一定范围的拓展，但因吸收剂存在于增强纤维层间，常常会导致材料力学性能急剧下降。此外，通过不同纤维混杂是目前获得高性能结构吸波材料的主要途径。在现有的纤维中，碳纤维、石墨纤维、金属纤维、SiC纤维及导电高分子纤维等具有一定吸波性能，玻璃纤维、Kevlar纤维、硼纤维、氮化硅纤维等具有较好透波特性，将不同纤维混杂排布、编织可以产生协同效应，充分发挥不同纤维的应用潜力。莫红松等人采用玻璃纤维和碳纤维混杂的方式制成了吸波性能良好的两层结构(透波层和吸波层)复合材料。其中透波层用玻璃纤维布和环氧树脂复合；吸波层用碳纤维、玻璃纤维和环氧树脂复合。上述混杂方式有效的提高了复合材料的吸波性能，但是仅仅通过玻璃纤维的排布很难使吸波材料的表面输入波阻抗和自由空间的波阻抗匹配，而且玻璃纤维的大量使用必将降低复合材料的力学性能。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，解决了现有碳纤维/玻璃纤维复合隐身材料吸波性差，力学性能低的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，包括采用碳纤维/玻璃纤维包芯纱织造而成的布，布的纹路缝隙和表面均固化有TDE-86环氧树脂，TDE-86环氧树脂通过树脂传递模塑成型工艺与布复合固化，所述碳纤维/玻璃纤维包芯纱以碳纤维为芯纱，玻璃纤维为编织纱，采用二维编织技术编织而成，碳纤维完全包覆在玻璃纤维内。
本实用新型的特点还在于，
碳纤维/玻璃纤维包芯纱的编织结构为菱形编织1/1、规则编织2/2或赫格利斯编织3/3中的一种。
布采用平纹织造法、斜纹织造法或缎纹织造法织造而成。
本实用新型的有益效果是，本实用新型一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，采用碳纤维/玻璃纤维包芯纱结构，由于玻璃纤维具有良好的透波性能，而且可以通过调节编织纱(玻璃纤维)的工艺参数使得纱线表面的阻抗与雷达波的阻抗相匹配，减小入射波的反射，让电磁波最大限度的进入到包芯纱线内部，当电磁波入射到碳纤维时，利用碳纤维的电阻损耗将电磁波能量转化为热能或其他形式的能而耗散掉。碳纤维作为芯纱，基本上处于伸直状态，这样可以有效的发挥其力学性能，使得制作的隐身复合材料具有良好的力学性能。
附图说明
图1是本申请碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料结构示意图；
图2是碳纤维/玻璃纤维包芯纱的横截面结构示意图。
图中，1.芯纱，2.编织纱，3.碳纤维/玻璃纤维包芯纱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供了一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，包括采用碳纤维/玻璃纤维包芯纱3织造而成的布，如图1所示，布的纹路缝隙和表面均固化有TDE-86环氧树脂，TDE-86环氧树脂通过树脂传递模塑成型工艺与布复合固化，碳纤维/玻璃纤维包芯纱3，如图2所示，以碳纤维为芯纱1，玻璃纤维为编织纱2，采用二维编织技术编织而成，碳纤维完全包覆在玻璃纤维内。
其中碳纤维/玻璃纤维包芯纱3的编织结构为菱形编织1/1、规则编织2/2或赫格利斯编织3/3中的一种。
布采用平纹织造法、斜纹织造法或缎纹织造法织造而成。
编织纱与芯纱的编织角为20°～40°
玻璃纤维是E玻璃纤维或S玻璃纤维。
本实用新型一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，采用碳纤维/玻璃纤维包芯纱结构，由于玻璃纤维具有良好的透波性能，而且可以通过调节编织纱(玻璃纤维)的工艺参数使得纱线表面的阻抗与雷达波的阻抗相匹配，减小入射波的反射，让电磁波最大限度的进入到包芯纱线内部，当电磁波入射到碳纤维时，利用碳纤维的电阻损耗将电磁波能量转化为热能或其他形式的能而耗散掉。碳纤维作为芯纱，基本上处于伸直状态，这样可以有效的发挥其力学性能，使得制作的隐身复合材料具有良好的力学性能。本实用新型隐身材料，在保持较高力学性能的情况下，其吸波性能提高了20％以上，大大提高了隐身材料的应用性能。
实施例1
编织纱与芯纱的编织角为20°，编织纱与芯纱质量比为40/60，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例2
编织纱与芯纱的编织角为30°，编织纱与芯纱质量比为40/60，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例3
编织纱与芯纱的编织角为40°，编织纱与芯纱质量比为40/60，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例4
编织纱与芯纱的编织角为20°，编织纱与芯纱质量比为30/70，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例5
编织纱与芯纱的编织角为20°，编织纱与芯纱质量比为20/80，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例6
编织纱与芯纱的编织角为30°，编织纱与芯纱质量比为30/70，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例7
编织纱与芯纱的编织角为30°，编织纱与芯纱质量比为20/80，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例8
编织纱与芯纱的编织角为40°，编织纱与芯纱质量比为30/70，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例9
编织纱与芯纱的编织角为40°，编织纱与芯纱质量比为20/80，采用平纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例10
编织纱与芯纱的编织角为30°，编织纱与芯纱质量比为30/70，采用斜纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
实施例11
编织纱与芯纱的编织角为30°，编织纱与芯纱质量比为30/70，采用缎纹织造法织成布，然后利用树脂传递模塑成型工艺将布与TDE-86环氧树脂进行复合固化，制得碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料。
Claims (2)
1.一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，其特征在于，包括采用碳纤维/玻璃纤维包芯纱(3)织造而成的布，布的纹路缝隙和表面均固化有TDE-86环氧树脂，TDE-86环氧树脂通过树脂传递模塑成型工艺与布复合固化，所述碳纤维/玻璃纤维包芯纱(3)以碳纤维为芯纱(1)，玻璃纤维为编织纱(2)，采用二维编织技术编织而成，碳纤维完全包覆在玻璃纤维内；
所述碳纤维/玻璃纤维包芯纱(3)的编织结构为菱形编织1/1、规则编织2/2或赫格利斯编织3/3中的一种；编织纱与芯纱的编织角为20°～40°。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维/玻璃纤维混杂隐身复合材料，所述布采用平纹织造法、斜纹织造法或缎纹织造法织造而成。
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