KR102211935B1 - Radar wave absorber and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR102211935B1
KR102211935B1 KR1020200017761A KR20200017761A KR102211935B1 KR 102211935 B1 KR102211935 B1 KR 102211935B1 KR 1020200017761 A KR1020200017761 A KR 1020200017761A KR 20200017761 A KR20200017761 A KR 20200017761A KR 102211935 B1 KR102211935 B1 KR 102211935B1
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윤병일
김명주
김정일
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Abstract

According to the present invention, provided is a radar wave absorber wherein a surface layer in direct contact with high-temperature gas does not oxidize when used for a long time, maintains mechanical properties, and allows radar waves to enter an absorption layer. The absorption layer absorbs the radar wave, and is not absorbed by the absorption layer, but a passing wave meets a reflection layer, is reflected again to return to the absorption layer, and absorption occurs again. Therefore, the radar wave absorber according to the present invention has excellent ability in absorbing radar waves. In fact, in the frequency band of 8-12 GHz, the reflectance has a performance of -10 dB or less.

Description

레이다 파 흡수재 및 이를 제조하는 방법{Radar wave absorber and method of manufacturing the same}Radar wave absorber and method of manufacturing the same

본 발명은 레이다 파 흡수재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radar wave absorber and a method of manufacturing the same.

적의 레이다에 탐지되지 않게 전투기, 미사일에 스텔스(stealth) 기능이 탑재되고 있다. 이러한 스텔스 기능을 탑재하기 위해, 전투기, 미사일의 표면에 레이다 파 흡수재(RAS: Radar Absorbing Structure)가 설치된다.Fighters and missiles are equipped with stealth functions so that they are not detected by enemy radar. In order to mount such a stealth function, radar absorbing structures (RAS) are installed on the surfaces of fighters and missiles.

레이다 파 흡수재(RAS: Radar Absorbing Structure)는, 니켈, 동, 및 철 등 금속을 무전해 공정으로 코팅한 유리섬유와, 에폭시 등의 고분자로 이루어진 매트릭스와, 매트릭스에 첨가된 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 등의 충전제로 구성된 유리섬유/고분자 복합재 형태를 가진다.Radar Absorbing Structure (RAS) is a matrix made of glass fibers coated with metals such as nickel, copper, and iron by an electroless process, a polymer such as epoxy, and carbon nanotubes (CNT) added to the matrix. , It has the form of a glass fiber/polymer composite material composed of a filler such as graphene.

한편, 전투기, 미사일 등의 가스터빈 엔진은, 고온의 산화성 가스를 배기관을 통하여 배기하는데, 이러한 배기관은 냉각을 하더라도 그 온도가 700~1000℃에 이른다. 이러한 배기관에 레이다 파 흡수재를 설치하게 되면, 레이다 파 흡수재가 고온에 견디지 못해 열분해 되어버린다.On the other hand, gas turbine engines such as fighter jets and missiles exhaust high-temperature oxidizing gas through an exhaust pipe, and the temperature of the exhaust pipe reaches 700 to 1000°C even when cooled. When a radar wave absorber is installed in such an exhaust pipe, the radar wave absorber cannot withstand high temperatures and is decomposed.

따라서, 배기관에는 레이다 파 흡수재를 설치되지 못해, 도 1에 도시된 바와 같이, 미사일(1)의 배기관(1a) 내부로 레이다 파(L)가 들어올 경우, 레이다 파(L)가 다시 배기관(1a) 바깥으로 반사되어, 적의 레이다에 쉽게 탐지되게 된다.Therefore, the radar wave absorber cannot be installed in the exhaust pipe, and as shown in FIG. 1, when the radar wave L enters the inside of the exhaust pipe 1a of the missile 1, the radar wave L is again transmitted to the exhaust pipe 1a. ) It is reflected outside and is easily detected by enemy radar.

한국등록특허(10-0888048)Korean registered patent (10-0888048)

본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 상온은 물론 고온에서도 사용가능한 레이다 파 흡수재 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a radar wave absorber that can be used at room temperature as well as at high temperature and a method of manufacturing the same, in order to solve the above-described problems.

상기 목적을 달성하기 위한 레이다 파 흡수재는,A radar wave absorber for achieving the above object,

103 Ω-Cm 이상의 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 탄화규소 매트릭스로 구성된 표면층;A surface layer composed of a silicon carbide fiber having an electrical resistance of 10 3 Ω-Cm or more and a silicon carbide matrix;

10-1~102 Ω-Cm의 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 상기 표면층의 탄화규소 매트릭스의 유전율 보다 높은 유전율을 가진 탄화규소 매트릭스로 구성된 흡수층; 및An absorption layer composed of a silicon carbide fiber having an electrical resistance of 10 -1 to 10 2 Ω-Cm, and a silicon carbide matrix having a dielectric constant higher than that of the silicon carbide matrix of the surface layer; And

탄소섬유와 탄화규소 매트릭스로 구성된 반사층을 포함하며,It includes a reflective layer composed of a carbon fiber and a silicon carbide matrix,

상기 반사층과 상기 흡수층과 상기 표면층이 순서대로 적층되어 일체로 형성되며, 상기 표면층에서 상기 흡수층으로 유전율 구배가 형성된 것을 특징으로 한다.The reflective layer, the absorbing layer, and the surface layer are sequentially stacked to be integrally formed, and a dielectric constant gradient is formed from the surface layer to the absorbing layer.

또한, 상기 목적은,In addition, the above purpose,

반사층을 구성하는 탄소섬유직물과, 흡수층을 구성하는 탄화규소섬유직물과, 표면층을 구성하는 탄화규소섬유직물을 순서대로 적층하여 2-D 구조의 프리폼을 만들거나, 상기 2-D 구조의 프리폼에 두께 방향으로 탄화규소섬유를 스티칭하여 2.5-D 구조의 프리폼을 만드는 제1단계;The carbon fiber fabric constituting the reflective layer, the silicon carbide fiber fabric constituting the absorption layer, and the silicon carbide fiber fabric constituting the surface layer are sequentially stacked to make a 2-D structure preform, or the 2-D structure preform A first step of making a preform having a 2.5-D structure by stitching the silicon carbide fibers in the thickness direction;

메탄가스나 프로판가스를 900~1100℃에서 열분해 하는 화학기상증착(CVD) 공정으로, 상기 2-D 구조의 프리폼을 구성하는 탄화규소섬유 또는 탄소섬유의 표면 또는 상기 2.5-D 구조의 프리폼을 구성하는 탄화규소섬유 또는 탄소섬유의 표면을 100~400nm 두께를 갖는 열분해탄소(PyC: Pyrolytic Carbon)로 코팅하는 제2단계;A chemical vapor deposition (CVD) process that pyrolyzes methane gas or propane gas at 900 to 1100°C, and constitutes the surface of silicon carbide fibers or carbon fibers constituting the 2-D structure preform, or the 2.5-D structure preform. A second step of coating the surface of the silicon carbide fibers or carbon fibers with pyrolytic carbon (PyC) having a thickness of 100 to 400 nm;

열분해탄소가 코팅된 상기 2-D 구조의 프리폼 또는 상기 2.5-D 구조의 프리폼을 밀도화시켜, 탄화규소-탄소섬유/탄화규소 매트릭스의 세라믹 복합재인 SiCf-Cf/SiCx를 만드는 제3단계; 및A third step of densifying the preform of the 2-D structure or the preform of the 2.5-D structure coated with pyrolytic carbon to make SiCf-Cf/SiCx, which is a ceramic composite material of silicon carbide-carbon fiber/silicon carbide matrix; And

상기 SiCf-Cf/SiCx를 열산화 처리하여, 두께에 따라 유전율을 다르게 만드는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 파 흡수재 제조방법에 의해 달성된다.The SiCf-Cf/SiCx is thermally oxidized to achieve a fourth step of varying the dielectric constant according to the thickness.

본 발명에 따른 레이다 파 흡수재는, 기능이 서로 다른 다층구조인, 표면층, 흡수층, 반사층이 일체로 형성된다. 따라서, 본 발명에 따른 레이다 파 흡수재는, 구조가 단순하고 제작이 쉽다.In the radar wave absorber according to the present invention, a surface layer, an absorbing layer, and a reflective layer, which are multilayer structures having different functions, are integrally formed. Therefore, the radar wave absorber according to the present invention has a simple structure and is easy to manufacture.

본 발명에 따른 레이다 파 흡수재에서, 고온의 가스와 직접 접촉하는 표면층은 장시간 사용 시에 산화가 일어나지 않고, 기계적 물성을 유지하고, 레이다 파를 통과시켜 흡수층으로 들어가게 만든다. 흡수층은 레이다 파를 흡수하고, 흡수층에서도 흡수되지 않고, 통과된 파는 반사층을 만나 다시 반사되어 흡수층으로 되돌아가 재차 흡수가 일어난다. 따라서, 본 발명에 따른 레이다 파 흡수재는, 우수한 레이다 파 흡수 능력을 가진다. 실제로, 8~12GHz 주파수 대역에서 반사율이 -10dB 이하의 성능을 가진다.In the radar wave absorber according to the present invention, the surface layer in direct contact with the high-temperature gas does not oxidize when used for a long time, maintains mechanical properties, and allows the radar wave to pass through and enter the absorber layer. The absorbing layer absorbs radar waves, and is not absorbed even in the absorbing layer, and the passed waves encounter the reflective layer and are reflected again, returning to the absorbing layer, and absorption occurs again. Accordingly, the radar wave absorbing material according to the present invention has excellent radar wave absorbing ability. In fact, it has a reflectance of -10dB or less in the 8-12GHz frequency band.

본 발명에 따른 레이다 파 흡수재는, 열산화 공정을 통해 유전율 구배를 가지므로, 열산화 처리 온도(1000℃) 이하인 산화성 가스에 노출시, 레이다 파를 흡수할 수 있는 전파흡수체로서 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 레이다 파 흡수재는, 상온에서 고온까지 전 온도 영역에 걸쳐 사용될 수 있다. 일 예로, 미사일, 전투기의 배기관 내부에 설치되어, 적의 레이다의 탐지를 피할 수 있다.Since the radar wave absorber according to the present invention has a dielectric constant gradient through a thermal oxidation process, it can be used as a radio wave absorber capable of absorbing a radar wave when exposed to an oxidizing gas having a thermal oxidation treatment temperature (1000°C) or less. Therefore, the radar wave absorber according to the present invention can be used over the entire temperature range from room temperature to high temperature. For example, it is installed inside the exhaust pipe of a missile or a fighter jet, so that detection of enemy radar can be avoided.

도 1은 종래 레이다 파 흡수재가 설치되지 않은 미사일의 배기관으로, 레이다 파가 입사된 후 그대로 반사되어, 배기관 바깥으로 나가는 현상을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이다 파 흡수재가 미사일의 배기관에 설치된 상태를 나타낸 도면으로, 미사일의 배기관으로 입사된 레이다 파가, 레이다 파 흡수재에 의해 흡수되어, 배기관 바깥으로 반사되어 나가지 못하는 현상을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 레이다 파 흡수재의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 표면층 및 흡수층에 걸쳐 형성된 유전율 구배 및 SiO2 성분 구배를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이다 파 흡수재 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 표면층과 흡수층에 형성된 SiO2 층을 나타낸 도면으로, 도 6(a)는 표면층에 형성된 SiO2 층을 나타내고, 도 6(b)는 흡수층에 형성된 SiO2 층을 나타낸다.
도 7은 AES 분석에 의한 탄화규소섬유의 깊이에 따른 성분 함량 분포를 나타낸 그래프로, 도 7(a)는 낮은 전기저항을 가진 탄화규소섬유의 성분 을 나타내고, 도 7(b)는 높은 전기저항을 가진 탄화규소섬유의 성분을 나타낸다.
도 8은 표면층의 열산화 전후의 성분 변화를 나타낸 XPS 스펙트라로, 도 8(a)는 열산화 전 표면층의 성분을 나타내고, 도 8(b)는 열산화 후 표면층의 성분을 나타낸다.
도 9는 표면층의 열산화 전후의 XPS 성분 분석 결과를 나타낸 표이다.
도 10은 시편의 열산화 전후 벤딩강도를 3-점 벤딩시험 곡선으로 나타낸 그래프다.
도 11은 주파수에 따른 표면층과 흡수층의 유전율을 NWA로 계산하여 나타낸 그래프로, 도 11(a)는 주파수에 따른 표면층의 유전율을 나타내고, 도 11(b)는 주파수에 따른 흡수층의 유전율을 나타낸다.
도 12는 시편의 두께 및 주파수에 따른 반사손실을 나타낸 그래프다.1 is a view showing a phenomenon in which a radar wave is incident on an exhaust pipe of a missile in which a radar wave absorber is not installed, is reflected as it is, and goes out of the exhaust pipe.
2 is a view showing a state in which the radar wave absorber according to an embodiment of the present invention is installed in the exhaust pipe of the missile. The radar wave incident to the exhaust pipe of the missile is absorbed by the radar wave absorber and reflected out of the exhaust pipe. It is a diagram showing a phenomenon that is not possible.
3 is a view showing the structure of the radar wave absorber shown in FIG. 2.
FIG. 4 is a diagram showing a dielectric constant gradient and a SiO 2 component gradient formed over the surface layer and the absorbing layer shown in FIG. 3.
5 is a flow chart showing a method for manufacturing a radar wave absorber according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a SiO 2 layer formed on the surface layer and the absorber layer. FIG. 6(a) shows the SiO 2 layer formed on the surface layer, and FIG. 6(b) shows the SiO 2 layer formed on the absorber layer.
7 is a graph showing the distribution of the component content according to the depth of the silicon carbide fiber by AES analysis, FIG. 7 (a) shows the component of the silicon carbide fiber having low electrical resistance, and FIG. 7 (b) is a high electrical resistance It represents the component of silicon carbide fiber having
FIG. 8 is an XPS spectra showing component changes before and after thermal oxidation of the surface layer, FIG. 8(a) shows the components of the surface layer before thermal oxidation, and FIG. 8(b) shows the components of the surface layer after thermal oxidation.
9 is a table showing the analysis results of XPS components before and after thermal oxidation of the surface layer.
10 is a graph showing the bending strength of a specimen before and after thermal oxidation as a 3-point bending test curve.
FIG. 11 is a graph showing the dielectric constants of the surface layer and the absorbing layer according to frequency calculated by NWA. FIG. 11(a) shows the dielectric constant of the surface layer according to frequency, and FIG. 11(b) shows the dielectric constant of the absorbing layer according to frequency.
12 is a graph showing the reflection loss according to the thickness and frequency of the specimen.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이다 파 흡수재를 자세히 설명한다.Hereinafter, a radar wave absorber according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이다 파 흡수재(10)는, 표면층(11), 흡수층(12), 반사층(13)으로 구성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the radar wave absorber 10 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a surface layer 11, an absorbing layer 12, and a reflective layer 13.

표면층(11)은 가장 바깥에 위치된다. 표면층(11)은 고온의 가스와 직접 접촉하므로, 열적으로 산화가 일어나지 않아야 하고, 고온에서 기계적 물성을 유지하며, 입사한 레이다 파가 통과할 수 있어야 한다. 이를 위해, 표면층(11)은 높은 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 낮은 유전율을 갖는 탄화규소 매트릭스로 구성된다. 표면층(11)을 구성하는 탄화규소섬유의 전기비저항은 103 Ω-Cm 이상이다. 표면층(11)을 구성하는 탄화규소섬유의 표면에는 유전율을 낮추는 실리콘과 산소가 많이 존재한다.The surface layer 11 is located on the outermost side. Since the surface layer 11 is in direct contact with the high-temperature gas, oxidation must not occur thermally, maintain mechanical properties at high temperature, and must be able to pass an incident radar wave. To this end, the surface layer 11 is composed of a silicon carbide fiber having a high electrical resistance and a silicon carbide matrix having a low dielectric constant. The electrical resistivity of the silicon carbide fibers constituting the surface layer 11 is 10 3 Ω-Cm or more. Silicon and oxygen to lower the dielectric constant exist on the surface of the silicon carbide fibers constituting the surface layer 11.

흡수층(12)은 표면층(11)과 반사층(13) 사이에 위치된다. 흡수층(12)은 표면층(11)을 통과한 레이다 파를 흡수하여 파의 반사를 감소시킬 수 있어야 한다. 이를 위해, 흡수층(12)은 낮은 전기저항의 탄화규소섬유와, 중간 이상의 유전율을 갖는 탄화규소 매트릭스로 구성된다. 흡수층(12)을 구성하는 탄화규소섬유의 전기비저항은 10-1~102 Ω-Cm이다. 흡수층(12)을 구성하는 탄화규소섬유의 표면에는 유전율을 높이는 탄소가 많이 존재한다.The absorbing layer 12 is located between the surface layer 11 and the reflective layer 13. The absorbing layer 12 should be able to reduce the reflection of the wave by absorbing the radar wave passing through the surface layer 11. To this end, the absorption layer 12 is composed of a silicon carbide fiber having a low electrical resistance and a silicon carbide matrix having a dielectric constant of medium or higher. The electrical resistivity of the silicon carbide fibers constituting the absorption layer 12 is 10 -1 to 10 2 Ω-Cm. On the surface of the silicon carbide fibers constituting the absorption layer 12, a lot of carbon that increases the dielectric constant exists.

반사층(13)은 가장 안쪽에 위치된다. 반사층(13)은 탄소섬유와 탄화규소 매트릭스로 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 반사층(13)은 흡수층(12)에서 흡수되지 못한 레이다 파를 다시 흡수층(12)로 반사하여 돌려보낸다. 도 2에 도시된 노란색 점선 화살표는 흡수층(12)을 통과한 후, 반사층(13)에서 다시 반사되어 흡수층(12)으로 들어가는 레이다 파를 나타낸다. The reflective layer 13 is located on the innermost side. The reflective layer 13 is composed of a carbon fiber and a silicon carbide matrix. As shown in FIG. 2, the reflective layer 13 reflects the radar waves that are not absorbed by the absorbing layer 12 back to the absorbing layer 12 and returns it. The yellow dotted arrow shown in FIG. 2 represents a radar wave that passes through the absorbing layer 12 and then reflects back from the reflective layer 13 and enters the absorbing layer 12.

도 4에 도시된 바와 같이, 레이다 파 흡수재(10)는 두께에 따라 유전율 구배를 가진다.As shown in FIG. 4, the radar wave absorber 10 has a dielectric constant gradient according to the thickness.

유전율은 SiO2 성분으로 조절된다. 유전율을 SiO2 층 성분으로 조절하기 위해 열산화(Thermal oxidation) 방법이 사용된다. 열산화 방법으로, 표면층(11)과 흡수층(12)에 유전율 구배를 만들 수 있다. 구체적인 열산화 방법에 대해서는 후술한다.The dielectric constant is controlled by the SiO 2 component. The thermal oxidation method is used to control the dielectric constant with the SiO 2 layer component. By the thermal oxidation method, a dielectric constant gradient can be made in the surface layer 11 and the absorption layer 12. A specific thermal oxidation method will be described later.

유전율은 SiO2 성분이 많아질수록 작아지고, SiO2 층 성분이 적어질수록 커진다. 유전율이 작아질수록 레이다 파가 잘 통과하고, 유전율이 커질수록 레이다 파가 잘 통과하지 못하고 흡수된다.The dielectric constant becomes smaller as the number of SiO 2 components increases, and increases as the number of SiO 2 layer components decreases. The smaller the permittivity, the better the radar wave passes, and the higher the permittivity, the more difficult the radar wave passes through and is absorbed.

도 4에 도시된 바와 같이, 표면층(11)에서 흡수층(12)으로 갈수록 SiO2 층 성분은 적어지고 유전율은 커진다. 반대로, 흡수층(12)에서 표면층(11)으로 갈수록 SiO2 층 성분은 많아지고 유전율은 작아진다. 이로 인해, 표면층(11)에서는 레이다 파가 잘 통과하고, 흡수층(12)에서는 레이다 파가 잘 흡수된다.As shown in FIG. 4, the SiO 2 layer component decreases and the dielectric constant increases from the surface layer 11 to the absorption layer 12. Conversely, the SiO 2 layer component increases from the absorption layer 12 to the surface layer 11 and the dielectric constant decreases. For this reason, the radar waves pass well in the surface layer 11 and the radar waves are well absorbed in the absorption layer 12.

상술한 바와 같은, 레이다 파 흡수재(10)는 8~12GHz 주파수 대역에서 반사율 -10dB 이하의 성능을 가진다.As described above, the radar wave absorber 10 has a reflectance of -10 dB or less in the 8 to 12 GHz frequency band.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이다 파 흡수재 제조방법을 자세히 설명한다. 도 2 내지 도 4를 기본적으로 참조한다. Hereinafter, a method of manufacturing a radar wave absorber according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Basic reference is made to FIGS. 2 to 4.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이다 파 흡수재 제조방법은,As shown in Figure 5, the radar wave absorber manufacturing method according to an embodiment of the present invention,

반사층을 구성하는 탄소섬유직물과, 흡수층을 구성하는 탄화규소섬유직물과, 표면층을 구성하는 탄화규소섬유직물을 순서대로 적층하여 2-D 구조의 프리폼을 만들거나, 상기 2-D 구조의 프리폼에 두께 방향으로 탄화규소섬유를 스티칭하여 2.5-D 구조의 프리폼을 만드는 제1단계(S11);The carbon fiber fabric constituting the reflective layer, the silicon carbide fiber fabric constituting the absorption layer, and the silicon carbide fiber fabric constituting the surface layer are sequentially stacked to make a 2-D structure preform, or the 2-D structure preform A first step (S11) of making a preform having a 2.5-D structure by stitching the silicon carbide fibers in the thickness direction;

메탄가스나 프로판가스를 900~1100℃에서 열분해 하는 화학기상증착(CVD) 공정으로, 상기 2-D 구조의 프리폼을 구성하는 탄화규소섬유 또는 탄소섬유의 표면 또는 상기 2.5-D 구조의 프리폼을 구성하는 탄화규소섬유 또는 탄소섬유의 표면을 100~400nm 두께를 갖는 열분해탄소(PyC: Pyrolytic Carbon)로 코팅하는 제2단계(S12);A chemical vapor deposition (CVD) process that pyrolyzes methane gas or propane gas at 900 to 1100°C, and constitutes the surface of silicon carbide fibers or carbon fibers constituting the 2-D structure preform, or the 2.5-D structure preform. A second step (S12) of coating the surface of the silicon carbide fibers or carbon fibers with pyrolytic carbon (PyC) having a thickness of 100 to 400 nm;

열분해탄소가 코팅된 상기 2-D 구조의 프리폼 또는 상기 2.5-D 구조의 프리폼을 밀도화시켜, 탄화규소-탄소섬유/탄화규소 매트릭스의 세라믹 복합재인 SiCf-Cf/SiCx를 만드는 제3단계(S13); 및The third step of making SiCf-Cf/SiCx, a ceramic composite material of silicon carbide-carbon fiber/silicon carbide matrix, by densifying the 2-D structure preform coated with pyrolytic carbon or the 2.5-D structure preform (S13 ); And

상기 SiCf-Cf/SiCx를 열산화 처리하여, 두께에 따라 유전율을 다르게 만드는 제4단계(S14)로 구성된다.The SiCf-Cf/SiCx is thermally oxidized to change the dielectric constant according to the thickness (S14).

이하, 제1단계(S11)를 설명한다.Hereinafter, the first step (S11) will be described.

탄화규소섬유직물은 탄화규소섬유가 직조되어 평직, 능직, 주자직 형태로 만들어진다. 탄소섬유직물은 탄소섬유가 직조되어 평직, 능직, 주자직 형태로 만들어진다.Silicon carbide fiber fabrics are made of plain weave, twill weave, and linen weave by woven silicon carbide fibers. Carbon fiber fabrics are made of plain weave, twill weave, and runner weave by woven carbon fiber.

이하, 제2단계(S12)를 설명한다.Hereinafter, the second step (S12) will be described.

열분해탄소는, 탄화규소 매트릭스에서 크랙(crack)이 발생할 때, 탄화규소섬유로 향하는 크랙의 방향을 바뀌어, 탄화규소섬유 또는 탄소섬유가 절단되지 않게 보호한다.When a crack occurs in the silicon carbide matrix, the pyrolytic carbon changes the direction of the crack toward the silicon carbide fiber, thereby protecting the silicon carbide fiber or the carbon fiber from being cut.

이하, 제3단계(S13)를 설명한다.Hereinafter, the third step (S13) will be described.

수소 혹은 질소, 알곤 가스를 이송 가스로 하여 900~1200℃에서 메칠트리클로로실란(MTS: Methyltrichlorosilane)을 열분해하는 화학증기침착방법(CVI)으로, 2-D 구조의 프리폼 또는 2.5-D 구조의 프리폼에 탄화규소 매트릭스를 만들어, 2-D 구조의 프리폼의 밀도 또는 2.5-D 구조의 프리폼의 밀도를 1.4~1.8g/cm3 까지 올린다. (이하, “CVI 처리”라 칭함)A chemical vapor deposition method (CVI) that pyrolyzes methyltrichlorosilane (MTS) at 900 to 1200°C using hydrogen, nitrogen, or argon gas as a transport gas. A 2-D structure preform or a 2.5-D structure preform A silicon carbide matrix is made in the matrix, and the density of the preform of the 2-D structure or the density of the preform of the 2.5-D structure is increased to 1.4 to 1.8 g/cm 3 . (Hereinafter referred to as “CVI treatment”)

이어서, 폴리카보실란(PCS: Polycarbosilane) 프리커서를 자일렌(Xylene) 혹은 톨루엔 용매에 녹이고, 여기에 CVI 처리된 2-D 구조의 프리폼 또는 2.5-D 구조의 프리폼을 넣고, 진공분위기에서 1차로 함침한 후, 이를 100기압 이상의 고압 열처리 장비에 넣고서 1000~1200℃에서 열분해하여 PCS를 탄화규소 매트릭스로 전환한다. 이 같은 공정을 2-D 구조의 프리폼 또는 2.5-D 구조의 프리폼 밀도가 2.1~2.2g/cm3 에 도달할 때 까지 반복한다. (이하, “PIP 공정”이라 칭함) 그러면, 설정된 밀도를 가진 탄화규소-탄소섬유/탄화규소 매트릭스의 세라믹 복합재인 SiCf-Cf/SiC 가 만들어진다.Subsequently, a polycarbosilane (PCS: polycarbosilane) precursor is dissolved in a xylene or toluene solvent, and a CVI-treated 2-D structure or a 2.5-D structure preform is added thereto. After impregnation, it is put in a high-pressure heat treatment equipment of 100 atm or higher, and pyrolyzed at 1000 to 1200°C to convert PCS into a silicon carbide matrix. This process is repeated until the density of the preform of the 2-D structure or the preform of the 2.5-D structure reaches 2.1 to 2.2 g/cm 3 . (Hereinafter referred to as “PIP process”) Then, SiCf-Cf/SiC, a ceramic composite material of silicon carbide-carbon fiber/silicon carbide matrix having a set density, is produced.

한편, CVI 처리를 생략하고, PIP 공정만으로 설정된 밀도를 가진 SiCf-Cf/SiCx 를 만들어낼 수도 있다.On the other hand, it is possible to omit the CVI process and produce SiCf-Cf/SiCx with a set density only by the PIP process.

이하, 제4단계(S14)를 설명한다.Hereinafter, the fourth step (S14) will be described.

표면층(11)의 유전율은 처음에는 낮다가 두께가 깊어짐에 따라 점차 높아져 중간 정도의 유전율을 갖게 되고, 그 다음 층인 흡수층(12)은 표면층(11)의 중간 정도의 유전율을 이어 받아, 두께가 깊어짐에 따라 중간 이상의 유전율을 가지게 된다.The dielectric constant of the surface layer 11 is initially low, but gradually increases as the thickness increases to have a medium dielectric constant, and the absorption layer 12, which is the next layer, inherits the medium dielectric constant of the surface layer 11, and the thickness increases. It has a medium or higher dielectric constant according to

이렇게, SiCf-Cf/SiCx 의 두께에 따라 유전율을 달리 만들기 위해, 2가지 열산화 방법이 사용된다. 여기서, 표면층(11)과 흡수층(12)의 탄화규소 매트릭스만을 열산화 처리하고, 반사층(13)의 탄화규소 매트릭스는 열산화되지 않게 한다.Thus, in order to make the dielectric constant different according to the thickness of SiCf-Cf/SiCx, two thermal oxidation methods are used. Here, only the silicon carbide matrix of the surface layer 11 and the absorbing layer 12 is subjected to thermal oxidation, and the silicon carbide matrix of the reflective layer 13 is not thermally oxidized.

(방법1) (Method 1)

2~3mm의 두께를 가진 스틸 판의 중앙에 SiCf-Cf/SiCx이 들어갈 구멍을 뚫고, 여기에 SiCf-Cf/SiCx 의 1/3이 돌출된 상태로 고정한다. Drill a hole for SiCf-Cf/SiCx in the center of a steel plate with a thickness of 2~3mm, and fix it with 1/3 of the SiCf-Cf/SiCx protruding there.

SiCf-Cf/SiCx 을 구성하는 표면층(11) 앞에 히터를 놓고 표면층(11)을 가열한다. 표면층(11)으로 공기를 불어서 표면층(11)의 온도가 900~1200℃에 도달하고, 흡수층(12)의 온도가 500℃ 에 도달하면, 1~5분 동안 더 유지한 후 열산화 처리를 마친다.A heater is placed in front of the surface layer 11 constituting SiCf-Cf/SiCx, and the surface layer 11 is heated. When air is blown through the surface layer 11 and the temperature of the surface layer 11 reaches 900 to 1200°C, and the temperature of the absorbing layer 12 reaches 500°C, it is held for 1 to 5 minutes, and then the thermal oxidation treatment is finished. .

(방법2)(Method 2)

2~3mm의 두께를 가진 스틸 판의 중앙에 SiCf-Cf/SiCx이 들어갈 구멍을 뚫고, 여기에 SiCf-Cf/SiCx 의 1/3이 돌출된 상태로 고정한다. Drill a hole for SiCf-Cf/SiCx in the center of a steel plate with a thickness of 2~3mm, and fix it with 1/3 of the SiCf-Cf/SiCx protruding there.

SiCf-Cf/SiCx 을 구성하는 표면층(11)을, 산소와 아세틸렌 가스를 혼합하여 연소시키는 Oxy-acetylene 토치로, 좌우로 옮겨가며 열을 가한다. 이때, 산소 유량은 1500L/hr, 아세틸렌은 1100L/hr 로 하여, 연소 가스에 산소량이 많도록 한다. 표면층(11)의 온도가 900~1200℃에 도달하고, 흡수층(12)의 온도가 500℃에 도달하면, 1~5분 동안 더 유지한 후 열산화 처리를 마친다. The surface layer 11 constituting SiCf-Cf/SiCx is burned by mixing oxygen and acetylene gas with an Oxy-acetylene torch, moving left and right to apply heat. At this time, the oxygen flow rate is 1500 L/hr and acetylene is 1100 L/hr, so that the amount of oxygen in the combustion gas is large. When the temperature of the surface layer 11 reaches 900 to 1200°C, and the temperature of the absorbent layer 12 reaches 500°C, it is further maintained for 1 to 5 minutes and then the thermal oxidation treatment is finished.

상기 열산화 방법으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 표면층(11)과 흡수층(12)의 두께에 따라 SiO2 성분을 구배지게 형성할 수 있다. SiO2 성분을 구배지게 만들면, 표면층(11)과 흡수층(12)의 유전율 또한 두께에 따라 구배지게 형성할 수 있다.With the thermal oxidation method, as shown in FIG. 4, the SiO 2 component may be formed in a gradient according to the thickness of the surface layer 11 and the absorbing layer 12. When the SiO 2 component is made to be gradient, the dielectric constants of the surface layer 11 and the absorbing layer 12 can also be formed to be gradient according to the thickness.

열산화에 의해, 도 6에 도시된 바와 같이, 표면층(11)과 흡수층(12)의 탄화규소 매트릭스의 실리콘(Si) 성분과 탄화규소섬유의 실리콘(Si) 성분은, 산소와 반응하여 SiO2 성분을 생성한다.By thermal oxidation, as shown in FIG. 6, the silicon (Si) component of the silicon carbide matrix of the surface layer 11 and the absorbing layer 12 and the silicon (Si) component of the silicon carbide fiber react with oxygen to form SiO 2 Create ingredients.

표면층(11)으로부터 일정 두께까지는 SiO2 성분이 대량 발생하여 유전율을 낮아져 레이다 파가 쉽게 투과할 수 있게 된다.From the surface layer 11 to a certain thickness, a large amount of SiO 2 components are generated and the dielectric constant is lowered, so that the radar waves can be easily transmitted.

흡수층(12)에는 표면층(11)으로부터 열전달이 적어 온도가 높지 않아 탄화규소 매트릭스가 소량 SiO2 로 변하고, PyC 코팅도 소량 산화가 발생한다. 반사층(13)에 가까운 흡수층(120의 뒷면은 SiO2 성분이 존재하지 않는다. 흡수층(12)의 SiO2 성분은 표면층(11) 보다 적어 유전율이 커져, 레이다 파를 쉽게 흡수할 수 있게 된다.In the absorption layer 12, heat transfer from the surface layer 11 is low, so the temperature is not high, so that the silicon carbide matrix changes to a small amount of SiO 2 , and a small amount of oxidation occurs in the PyC coating. Back side of the absorbent layer (120 closer to the reflection layer 13 is not present the components SiO 2. SiO 2 component of the absorbent layer 12 are able to be less than the surface layer 11 to the dielectric constant becomes large, easy to absorb radar waves.

SiO2 성분은 탄화규소섬유를 덮어 고온가스에 노출되어 탄화규소섬유가 추가로 산화되는 것을 막는다. 또한, 표면층(11)에 존재하는 기공 부분을 메워 고온가스가 내부로 들어가지 못하도록 한다.The SiO 2 component covers the silicon carbide fibers and prevents further oxidation of the silicon carbide fibers by exposure to high-temperature gas. In addition, the pores present in the surface layer 11 are filled to prevent hot gas from entering the interior.

상술한 바와 같은 제1단계(S11) 내지 제4단계(S14)를 거쳐, 도 3에 도시된 바와 같은 레이다 파 흡수재(10)가 제조된다.Through the first step (S11) to the fourth step (S14) as described above, the radar wave absorber 10 as shown in FIG. 3 is manufactured.

900℃ 이상의 높은 온도에서 열산화 처리된 레이다 파 흡수재(10)는, 산화성 가스의 온도가 열산화 온도 보다 낮은 700~800℃에 달하는 미사일(1)의 배기관(1a)에 설치가능하다. 이로 인해, 도 2에 도시된 바와 같이, 배기관(1a)으로 들어온 레이다 파를 흡수하여, 레이다 파가 배기관(1a) 바깥으로 다시 나가는 것을 막을 수 있다.The radar wave absorber 10 subjected to thermal oxidation at a high temperature of 900°C or higher can be installed in the exhaust pipe 1a of the missile 1 in which the temperature of the oxidizing gas reaches 700 to 800°C, which is lower than the thermal oxidation temperature. As a result, as shown in FIG. 2, it is possible to absorb the radar wave that has entered the exhaust pipe 1a, and prevent the radar wave from exiting the exhaust pipe 1a again.

(실제 제작예)(Actual production example)

1) 탄화규소섬유1) Silicon carbide fiber

가) 폴리디메칠실란(PDMS:Polydimethylsilane)로부터 폴리카보실란(PCS)을 합성한다. PCS는 중량평균분자량(Mw)이 3000이고, 수평균분자량(Mn)은 1100이며, 연화점은 190℃이다. A) Synthesize polycarbosilane (PCS) from polydimethylsilane (PDMS). PCS has a weight average molecular weight (Mw) of 3000, a number average molecular weight (Mn) of 1100, and a softening point of 190°C.

나) PCS를 300℃ 질소 분위기에서 용융하고, 직경 0.25mm노즐을 통하여 6~8m/s 속도로 방사된 PCS섬유를 권취한다. 섬유 필라멘트의 수는 201개이며, 섬유의 직경은 20μm 이하이다.B) Melt PCS in a nitrogen atmosphere at 300℃, and wind up the spun PCS fiber at a speed of 6-8m/s through a 0.25mm diameter nozzle. The number of fiber filaments is 201, and the diameter of the fiber is 20 μm or less.

다) PCS 섬유의 용융을 방지하기 위하여 안정화 쳄버 안에 넣고서 공기 분위기에서 190℃서 5시간 처리하고 냉각하여 불융성의 안정화된 PCS 섬유를 얻는다.C) In order to prevent the melting of PCS fibers, put them in a stabilization chamber, treat them in an air atmosphere at 190°C for 5 hours, and cool them to obtain stabilized PCS fibers with infusible properties.

라) 안정화된 PCS 섬유를 1250~1300℃의 튜브형 노(furnace)에서 0.3~1.0m/min의 속도로 열처리를 하여, 탄화규소섬유를 제조한다. 열처리 온도, 속도, 가스 분위기를 제어하여, 도 7(a)에 도시된 성분을 가진 100 Ω-Cm로 낮은 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 도 7(b)에 도시된 성분을 가진 103 Ω-Cm 이상의 높은 전기저항을 갖는 탄화규소섬유를 각각 만들어낸다.D) The stabilized PCS fiber is heat-treated at a rate of 0.3 to 1.0 m/min in a tube-type furnace at 1250 to 1300°C to produce silicon carbide fibers. By controlling the heat treatment temperature, speed, and gas atmosphere, a silicon carbide fiber having an electrical resistance as low as 10 0 Ω-Cm having a component shown in Fig. 7(a), and 10 having a component shown in Fig. 7(b). Each silicon carbide fiber with a high electrical resistance of 3 Ω-Cm or more is produced.

2) 평직형 직물2) Plain weave fabric

가) 탄화규소섬유로 면밀도 250g/cm3 의 평직형 직물을 제작한다.A) Make a plain weave fabric with an area density of 250g/cm3 with silicon carbide fibers.

나) 탄소섬유 평직형 직물은 Toray 사의 T-700 급을 사용한다.B) For carbon fiber plain weave fabric, Toray's T-700 grade is used.

다) 직물을 100 x 100mm 크기로 절단하고 적층한다. 이때 탄화규소섬유 직물은 20장이고, 탄소섬유 직물은 5장이다. 탄화규소섬유를 사용하여 가로-세로 5cm 간격으로 두께 방향으로 스티칭 처리를 하여 층간분리가 일어나지 않게 만든다.C) Cut the fabric into 100 x 100mm size and laminate it. At this time, there are 20 silicon carbide fiber fabrics and 5 carbon fiber fabrics. Using silicon carbide fibers, stitching is performed in the thickness direction at intervals of 5 cm horizontally and vertically so that interlayer separation does not occur.

3) 섬유코팅3) Fiber coating

프로판 가스를 수소를 이송가스로 사용하여 950℃에서 열분해하여, 150nm의 두께를 갖는 PyC(Pyrolytic carbon)를 탄화규소섬유의 표면 또는 탄소섬유의 표면에 코팅한다.Propane gas is pyrolyzed at 950° C. using hydrogen as a transport gas, and PyC (Pyrolytic carbon) having a thickness of 150 nm is coated on the surface of the silicon carbide fiber or the surface of the carbon fiber.

4) 밀도화4) Densification

가) 코팅 처리한 프리폼의 밀도화를 위하여 먼저 화학증기침착(CVI) 공정으로 1.6g/cm3 의 밀도를 갖는 제품을 얻는다. 이를 위해, 수소를 이송가스로 사용하여 1000℃에서 메칠트리클로로실란(MTS)을 열분해하여, 탄화규소 매트릭스가 프리폼에 증착되도록 한다. 이어서 PCS 프리커서를 톨루엔 용매에 녹인 후에 CVI 증착 제품을 용융통에 넣고, 진공하에서 함침을 한다. 그리고 이를 고온 고압 용기에 넣고서 900bar, 1000℃에서 함침 및 탄화를 하는 PIP 공정을 수행한다. 이 같은 공정을 반복하여 제품의 밀도가 2.2g/cm3의 제품인 SiCf-Cf/SiCx 를 얻는다. A) In order to increase the density of the coated preform, a product having a density of 1.6 g/cm 3 is obtained through the chemical vapor deposition (CVI) process. To this end, methyltrichlorosilane (MTS) is pyrolyzed at 1000°C using hydrogen as a transport gas, so that a silicon carbide matrix is deposited on the preform. Subsequently, after dissolving the PCS precursor in a toluene solvent, the CVI-deposited product is placed in a melting vessel and impregnated under vacuum. Then, it is placed in a high-temperature and high-pressure container, and the PIP process is performed to impregnate and carbonize at 900 bar and 1000°C. By repeating this process, SiCf-Cf/SiCx, a product with a product density of 2.2 g/cm 3 , is obtained.

5) 열산화 처리5) Thermal oxidation treatment

가) SiCf-Cf/SiCx 에서 반사층(13)을 제거하고 남은 표면층(11)과 흡수층(12)으로 만든 시편을 열산화 처리한다.A) After removing the reflective layer 13 from SiCf-Cf/SiCx, the specimen made of the remaining surface layer 11 and the absorbing layer 12 is thermally oxidized.

열산화 처리를 위하여 Oxy-acetylene 토취 시험으로 산소-아세틸렌(1.5: 1) 비를 산소가 보다 많은 성분을 갖도록 혼합하여 연소한다. For thermal oxidation treatment, the oxygen-acetylene (1.5: 1) ratio is mixed and burned to have more oxygen components in the Oxy-acetylene evaporation test.

시편은 직경 30mm, 두께 3mm로 만든다. 시편 후면에 열전대를 고정하고 시험 중에 온도 상승을 측정한다. 시편 후면의 온도가 500℃에 도달 후 1분 후에 열산화 처리를 중지한다.The specimen is made with a diameter of 30 mm and a thickness of 3 mm. Fix the thermocouple on the back of the specimen and measure the temperature rise during the test. The thermal oxidation treatment is stopped 1 minute after the temperature at the rear of the specimen reaches 500°C.

나) 열산화 처리 후에 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)로 시편의 표면층(11) 성분을 분석하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 표면층(11)의 주요 성분은 실리콘(Si), 탄소(C)와 산소(O)다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 열산화 후에 탄소량은 1/2로 감소하고, 산소량은 2배 이상 증가하였으며, 실리콘도 증가한다. 이는 열산화 처리 후, 시편의 표면층(11)에 SiO2 성분이 대량 생성되었음을 의미한다.B) After thermal oxidation treatment, the components of the surface layer 11 of the specimen were analyzed by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). As shown in FIG. 8, the main components of the surface layer 11 are silicon (Si), carbon (C) and oxygen (O). As shown in Figs. 8 and 9, after thermal oxidation, the amount of carbon decreases by 1/2, the amount of oxygen increases more than twice, and the amount of silicon increases. This means that after the thermal oxidation treatment, a large amount of SiO 2 components were generated in the surface layer 11 of the specimen.

6) 벤딩시험6) Bending test

SiCf-Cf/SiCx 에서 반사층(13)을 제거하고 남은 표면층(11)과 흡수층(12)으로 만든 시편으로, 3점 벤딩시험을 하였다. 시편 사이즈는 길이 40mm, 폭 5mm 그리고 높이 4mm 로 한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 열산화 전의 벤딩강도는 약 125MPa이나, 열산화 처리후의 벤딩강도는 약 140MPa로서 증가한다. 이렇게 벤딩강도가 증가한 이유는, 열산화 처리로 인해 생성된 SiO2가 기공을 메워주어 크랙 발생 시기를 늦추고, 그리고 섬유의 표면을 감싸서 보호해 주기 때문이다.A specimen made of the surface layer 11 and the absorption layer 12 remaining after removing the reflective layer 13 from SiCf-Cf/SiCx was subjected to a three-point bending test. The specimen size is 40 mm long, 5 mm wide and 4 mm high. As shown in FIG. 10, the bending strength before thermal oxidation is about 125 MPa, but the bending strength after thermal oxidation treatment is increased to about 140 MPa. The reason why the bending strength increased in this way is that SiO 2 generated by thermal oxidation treatment fills the pores, slows the crack generation time, and wraps and protects the surface of the fiber.

7) 유전율 및 반사손실 측정시험7) Permittivity and return loss measurement test

가) SiCf-Cf/SiCx 에서 반사층(13)을 제거하고 남은 표면층(11)과 흡수층(12)으로 만든 시편으로, 유전율 및 반사손실 측정 시험을 수행한다. 시편의 사이즈는 외경은 7mm, 내경은 3mm이고 두께는 2mm로 하였다. NWA(NetWork Analyzer)로 부터 복소유전율과 복소투자율을 계산한다. HFSS 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 두께별로 레이더파의 주파수 영역에서 전파흡수능의 척도인 반사손실(Reflection loss)를 계산한다.A) With the specimen made of the surface layer 11 and the absorbing layer 12 after removing the reflective layer 13 from SiCf-Cf/SiCx, a dielectric constant and reflection loss measurement test is performed. The size of the specimen was set to have an outer diameter of 7 mm, an inner diameter of 3 mm, and a thickness of 2 mm. Calculate complex dielectric constant and complex permeability from NWA (NetWork Analyzer). The HFSS simulation program is used to calculate the reflection loss, which is a measure of the radio wave absorption capacity in the frequency domain of the radar wave for each thickness.

NWA로부터 계산한 유전율의 실수부(ε'r)와 허수부(ε"r)는 도 11에 도시된 바와 같다. 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 열산화 처리로 인해 표면층(11)의 실수부는 9GHz에서 유전율 7을 나타낸다. 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 열산화 처리로 인해 흡수층(12)의 실수부는 9GHz에서 유전율 13을 나타낸다. 이는, 열산화 처리로 인해 SiO2 성분이 많이 생성된 표면층(11)은 유전율이 낮아져 레이다 파를 잘 통과시킬 수 있고, SiO2 성분이 표면층(11)에 비해 SiO2 성분이 상대적으로 적게 생성된 흡수층(12)은 유전율이 상대적으로 표면층(11)에 비해 증가하여 레이다 파가 잘 흡수한다는 것을 의미한다. 따라서, 표면층(11)은 레이다 파를 통과하는 층으로, 흡수층(12)은 레이다 파를 흡수하는 층으로 기능을 발휘할 수 있다.Of the dielectric constant calculated from the NWA real part (ε 'r) and imaginary part (ε "r) is a surface layer 11 due to thermal oxidation process, as shown in the 11 (a) below. FIG shown in Fig. 11 The real part of is represented by the dielectric constant 7 at 9 GHz As shown in Fig. 11(b), the real part of the absorbing layer 12 due to the thermal oxidation treatment indicates the dielectric constant 13 at 9 GHz, which is a SiO 2 component due to the thermal oxidation treatment. the surface layer 11 is a lot generated may be low dielectric constant and well through the radar wave, SiO 2 component is compared with the surface layer 11, SiO 2 component absorption layer 12 of relatively less generation is a dielectric constant relative to the surface layer It increases compared to 11. It means that the radar wave is absorbed well, therefore, the surface layer 11 is a layer that passes through the radar wave, and the absorption layer 12 can function as a layer that absorbs the radar wave.

나) 앞서의 NWA 결과로부터 반사손실을 계산한다. 흡수층(12) 부분에서 시편을 채취한다. 반사손실 계산 결과는 도 12에 도시된 바와 같다. 두께 2mm에서는 주파수 13GHz에서 반사손실이 -27dB, 두께 3mm에서는 주파수 9GHz에서 반사손실이 -18dB로 나타난다. 이는, 흡수층(12)이 레이다 파의 99%를 흡수할 수 있다는 것을 의미한다.B) Calculate the return loss from the previous NWA result. A specimen is taken from the part of the absorbent layer 12. The return loss calculation result is as shown in FIG. 12. At a thickness of 2mm, the return loss at 13GHz is -27dB, and at a thickness of 3mm at 9GHz, the return loss is -18dB. This means that the absorption layer 12 can absorb 99% of the radar wave.

1: 미사일 1a: 배기관
10: 레이다 파 흡수재 11: 표면층
12: 흡수층 13: 반사층
L: 레이다 파1: missile 1a: exhaust pipe
10: radar wave absorber 11: surface layer
12: absorbing layer 13: reflective layer
L: radar wave

Claims (5)

삭제delete 103 Ω-Cm 이상의 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 탄화규소 매트릭스로 구성된 표면층;
10-1~102 Ω-Cm의 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 상기 표면층의 탄화규소 매트릭스의 유전율 보다 높은 유전율을 가진 탄화규소 매트릭스로 구성된 흡수층; 및
탄소섬유와 탄화규소 매트릭스로 구성된 반사층을 포함하며,
상기 반사층과 상기 흡수층과 상기 표면층이 순서대로 적층되어 일체로 형성되며, 상기 표면층에서 상기 흡수층으로 유전율 구배가 형성되며,
상기 표면층에서 상기 흡수층으로 갈수록, SiO2 성분은 적어지고, 유전율은 커지는 것을 특징으로 하는 레이다 파 흡수재.A surface layer composed of a silicon carbide fiber having an electrical resistance of 10 3 Ω-Cm or more and a silicon carbide matrix;
An absorption layer composed of a silicon carbide fiber having an electrical resistance of 10 -1 to 10 2 Ω-Cm, and a silicon carbide matrix having a dielectric constant higher than that of the silicon carbide matrix of the surface layer; And
It includes a reflective layer composed of a carbon fiber and a silicon carbide matrix,
The reflective layer, the absorbing layer, and the surface layer are sequentially stacked and formed integrally, and a dielectric constant gradient is formed from the surface layer to the absorbing layer,
A radar wave absorber, characterized in that, from the surface layer to the absorption layer, the SiO 2 component decreases and the dielectric constant increases. 103 Ω-Cm 이상의 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 탄화규소 매트릭스로 구성된 표면층;
10-1~102 Ω-Cm의 전기저항을 갖는 탄화규소섬유와, 상기 표면층의 탄화규소 매트릭스의 유전율 보다 높은 유전율을 가진 탄화규소 매트릭스로 구성된 흡수층; 및
탄소섬유와 탄화규소 매트릭스로 구성된 반사층을 포함하며,
상기 반사층과 상기 흡수층과 상기 표면층이 순서대로 적층되어 일체로 형성되며, 상기 표면층에서 상기 흡수층으로 유전율 구배가 형성되며,
상기 표면층을 구성하는 탄화규소섬유의 표면에는 상기 흡수층을 구성하는 탄화규소섬유의 표면에 비해 실리콘과 산소가 많이 존재하고,
상기 흡수층을 구성하는 탄화규소섬유의 표면에는 상기 표면층을 구성하는 탄화규소섬유의 표면에 비해 탄소가 많이 존재하는 것을 특징으로 하는 레이다 파 흡수재.A surface layer composed of a silicon carbide fiber having an electrical resistance of 10 3 Ω-Cm or more and a silicon carbide matrix;
An absorption layer composed of a silicon carbide fiber having an electrical resistance of 10 -1 to 10 2 Ω-Cm, and a silicon carbide matrix having a dielectric constant higher than that of the silicon carbide matrix of the surface layer; And
It includes a reflective layer composed of a carbon fiber and a silicon carbide matrix,
The reflective layer, the absorbing layer, and the surface layer are sequentially stacked and formed integrally, and a dielectric constant gradient is formed from the surface layer to the absorbing layer,
Silicon and oxygen are present on the surface of the silicon carbide fibers constituting the surface layer compared to the surface of the silicon carbide fibers constituting the absorption layer,
A radar wave absorber, characterized in that more carbon is present on the surface of the silicon carbide fibers constituting the absorbing layer than the surface of the silicon carbide fibers constituting the surface layer. 삭제delete 반사층을 구성하는 탄소섬유직물과, 흡수층을 구성하는 탄화규소섬유직물과, 표면층을 구성하는 탄화규소섬유직물을 순서대로 적층하여 2-D 구조의 프리폼을 만들거나, 상기 2-D 구조의 프리폼에 두께 방향으로 탄화규소섬유를 스티칭하여 2.5-D 구조의 프리폼을 만드는 제1단계;
메탄가스나 프로판가스를 900~1100℃에서 열분해 하는 화학기상증착(CVD) 공정으로, 상기 2-D 구조의 프리폼을 구성하는 탄화규소섬유 또는 탄소섬유의 표면 또는 상기 2.5-D 구조의 프리폼을 구성하는 탄화규소섬유 또는 탄소섬유의 표면을 100~400nm 두께를 갖는 열분해탄소(PyC: Pyrolytic Carbon)로 코팅하는 제2단계;
열분해탄소가 코팅된 상기 2-D 구조의 프리폼 또는 상기 2.5-D 구조의 프리폼을 밀도화시켜, 탄화규소-탄소섬유/탄화규소 매트릭스의 세라믹 복합재인 SiCf-Cf/SiCx를 만드는 제3단계; 및
상기 SiCf-Cf/SiCx를 열산화 처리하여, 두께에 따라 유전율을 다르게 만드는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다 파 흡수재 제조방법.The carbon fiber fabric constituting the reflective layer, the silicon carbide fiber fabric constituting the absorption layer, and the silicon carbide fiber fabric constituting the surface layer are sequentially stacked to make a 2-D structure preform, or the 2-D structure preform A first step of making a preform having a 2.5-D structure by stitching the silicon carbide fibers in the thickness direction;
A chemical vapor deposition (CVD) process that pyrolyzes methane gas or propane gas at 900 to 1100°C, and constitutes the surface of silicon carbide fibers or carbon fibers constituting the 2-D structure preform, or the 2.5-D structure preform. A second step of coating the surface of the silicon carbide fibers or carbon fibers with pyrolytic carbon (PyC) having a thickness of 100 to 400 nm;
A third step of densifying the preform of the 2-D structure or the preform of the 2.5-D structure coated with pyrolytic carbon to make SiCf-Cf/SiCx, which is a ceramic composite material of silicon carbide-carbon fiber/silicon carbide matrix; And
And a fourth step of thermally oxidizing the SiCf-Cf/SiCx to make the dielectric constant different depending on the thickness.
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