一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法技术

一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法涉及无机非金属材料制备领域，用于电磁波的防护及吸收。本发明专利技术采用碎玻璃、陶瓷造粒粉、碳化硅、三氧化二锑作为无机多孔材料的基体材料，石墨、铁氧体、SiC纤维等中的一种或几种作为电磁波损耗介质，将基体材料与电磁波损耗介质进行球磨混合，并在一定温度制度下，实现基体材料发泡，最终形成无机多孔雷达波吸收材料。本发明专利技术提供的吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷及其制备方法，可得到轻质高强、保温隔热、优异吸波性能的板状或异型加工的雷达波吸收材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多孔玻璃陶瓷的制备，以及多孔玻璃陶瓷与吸波剂的复合制备方法。
技术介绍
目前，能够有效抑制和防止电磁波辐射主要有两种办法：电磁波屏蔽和电磁波吸收。前者主要是以反射电磁波能量的形式对电磁波进行衰减，而后者则是通过将电磁波能量转化为其他形式的能量对电磁波进行衰减。电磁屏蔽技术一般是采用低电阻的金属良导体或导电树脂材料形成一个有效的封闭区域，使外界的电磁波难以进入，内部的电磁波也不易泄露出去，利用金属导体对电磁辐射的发射效应和吸收效应来达到抑制电磁辐射的目的。然而电磁屏蔽不能从根本上消除或减弱电磁辐射，当反射电磁波与入射电磁波叠加，可造成对其他设备单元的交叉干扰，也不利于对目标的隐身。电磁波吸收材料是指能吸收入射的电磁波，并将电磁能量转换成热能或其他形式的能量，将电磁波消耗。电磁波吸收材料能够实现多种用途。电磁波吸收材料最早是作为隐身材料，广泛应用于军事领域，一直受到世界各国的高度重视，使得其得以迅速发展。理想的吸波材料应具有“厚度薄，密度低，频段宽，吸收强”的特点，而现有的材料确实很难同时满足这些要求，因而迫切需要人们进一步的研究。电磁波吸收材料一般由可吸收电磁波的材料(又称为吸波剂)及可透波的基体材料组成。吸波剂按照对电磁波的损耗原理分为:电损耗型、磁损耗型及其他损耗型三大类。石墨、炭黑、SiC纤维等材料的吸波机理主要为电损耗,包括导电损耗和介电损耗两部分,主要来源于电子极化、原子极化、固有电偶极子取向极化和界面极化等。电损耗型吸波材料一般具有密度低、强度高、耐高温等优点,但其吸波性能较差、吸波频带较窄；铁氧体、羰基铁、氮化铁等磁性材料的吸波机理主要为磁损耗,磁损耗可分为涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗等三类，磁损耗型吸波材料吸收强、频带宽,但其最大的缺点是密度较大、稳定性较差；随着科技的发展，还出现了手性材料、纳米材料和超导材料等其他损耗性吸波材料。为了进一步提高吸波材料的整体吸波性能以及拓宽频段，往往需要对多种吸波剂进行复合使用。炭黑导电性能好，价格低廉，对不同的导电要求具有较大的选择余地，可以跟多种基体复合用于电磁波屏蔽以及要求高导电性能的电极材料，同时也可以与其它吸波剂复合用于电磁辐射的吸收和衰减，达到提高吸收性能，拓宽频段的目的；SiC短切纤维的掺杂不仅可以提高材料的介电损耗，同时对材料的强度提升也是至关重要；铁氧体作为磁损耗介质，与电损耗介质石墨等复合使用，使得材料具有较好的电磁匹配特性，实现电磁波的最大损耗。作为结构吸波材料的吸收剂和增强剂，要求其轻质、高强、耐温、防潮、耐侵蚀，且同时具有良好的吸波性能。多孔结构作为一种新型的结构类型，不仅能极大的降低材料的密度，并且由于其气孔率及孔径的可调性，因而可改善材料的阻抗匹配，提高材料的吸波特性。沈阳金属所ZhangHongtao等使用有限元模拟不同结构类型的SiC材料，得到多孔状SiC材料在X波段上，反射率全频低于-10dB，优于块状或颗粒状SiC材料；ParkKi-Yeon等向聚氨酯泡沫塑料中掺杂多壁碳纳米管，得到吸波夹层结构，其在9.7-10.8GHz频段反射率均低于-10dB；GuanHongtao等在水泥材料中掺杂EPS颗粒制备多孔结构状水泥基复合材料，其吸波性能在2-18GHz频段内最小反射率达到-18.3dB。中国专利技术专利申请“一种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料及其制备方法”(申请号201010259819.1，申请日为2010.08.23，申请公开日2011.03.16)采用化学纯试剂配合料作为原料，利用锌粉、二氧化锰的混合物进行掺杂，按照普通生产工艺进行生产，这一设计仅仅能实现实验室生产，且其在8-12GHz频段范围内最小反射率仅为-12dB，难以满足要求。雷达波是电磁波的一种。雷达波吸收材料通过对进入材料的电磁波能量耗散实现雷达波吸收的目的。雷达波吸收材料用于雷达波防护，减少或者完全屏蔽雷达波对于人体的不利作用，防止雷达波对设备干扰。雷达波吸收材料对受到雷达波探测的目标伪装和隐身，实现对目标的保护。不同的雷达波吸收材料用于不同的用途，本专利技术的用途在于地面雷达站人员和设备防护，以及用于地面目标的雷达波伪装和雷达波防护，且使用苛刻的环境条件，具有优秀的耐久性。吸波剂是对雷达波具有强烈吸收作用的一类材料。不同吸波剂具有对不同频段的雷达波吸收效果，为了获得雷达波的全波段具有较好的吸收效果，往往采用不同吸波剂进行复合的方法，从而获得复合效应或者耦合效应。材料的结构对吸波性能具有很大的影响，当雷达波进入多孔材料中进行多界面的反射和震荡，从而耗散电磁波的能量。孔结构吸波不仅减少吸波剂的用量，且提高吸波效率。多孔的雷达波吸收材料具有多重功能。第一，多孔材料具有良好的保温和隔热作用。这种作用可以调节受保护目标的得热或者放热，达到某种调制热量而调节目标温度的作用，实现红外伪装。当然，也可以对建筑物具有隔热效果。第二，当泡孔结构具有不透水性，具有防潮功能，隔离水分潮气对于目标、设备的影响和干扰。与金属材料相比，无机材料具有更好的耐腐蚀性能，特别对于高盐、高湿度的环境具有更好的环境适应性。与高分子材料相比，无机材料不会随环境和时间降解，具有更好的稳定性。无机材料具有不燃烧的特征，且在高温条件下可以保持一定的强度。经过高温制备的无机雷达波吸收材料即使在高温，如燃烧，保持雷达波特性，且不至于结构强度失稳。利用玻璃发泡得到多孔材料具有制造方法简便，可制造大尺寸和异形的制品，同时玻璃相赋予材料防止湿气渗透的特点，材料本身也不吸水。然而，纯粹的玻璃相制品具有脆性大，强度偏低的问题。陶瓷相可以增加材料的强度性能，陶瓷烧结体的耐久稳定性也会提高。采取浸渍法制备多孔陶瓷时，产生连通的孔结构，例如用于吸附用多孔陶瓷。连通孔会使水分及其介质进入，影响材料的电磁波吸收性能、强度性能、保温隔热性能，在冰冻区还会形成冻融破坏。一些造孔法可以得到封闭的多孔陶瓷，需要采用大量的瘠性料，其烧结温度高，且可造成高温条件下吸波剂性能的丧失，容重也不易控制。采用玻璃相和陶瓷相复合结构可以集合两个物相的优点，制备性能更高和耐久性更好的电磁波吸收材料。我国地域辽阔，从最南端的热带雨林气候到最北端的严寒气候，要求材料对于气候和环境具有良好的适应性和耐久性。南海及南海诸岛地区均位于北回归线以南，接近赤道，属热带海洋性季风气候，高盐雾、气候潮湿，雨量充沛、终年高温，从而使得目标和设施内常年高温潮湿，因此本专利技术对于这类苛刻环境具有针对性和适应性。一般有机保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，按照重量份称取原料，包括50‑75份碎玻璃、5‑20份陶瓷造粒粉、0.1‑0.3份发泡剂碳化硅、0.1‑0.5份三氧化二锑、1‑4份石墨、5‑30份铁氧体、1‑3份SiC纤维；步骤2，将步骤1中的碎玻璃、陶瓷造粒粉、碳化硅、三氧化二锑、石墨、铁氧体、SiC纤维置于磨球机中进行1‑3h研磨，得到混合均匀的待加热配合料；步骤3，将步骤2中所述混合均匀的待加热配合料平铺在模具中；步骤4，将步骤3中装有所述混合均匀的待加热配合料的模具放入隧道窑中，先以2～5℃/min从室温升温至550～650℃，并保温30～80min，其后以6～10℃/min升温至800～1000℃并保温20～40min，然后按8～15℃/min降温至500～600℃并保温1‑6h，最后按0.1～0.9℃/min冷却至室温，得到多孔的毛坯；步骤5，对步骤4中所述毛坯进行切割处理，得到切割制品。

【技术特征摘要】
1.一种吸收电磁波的多孔玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于包括如下
步骤：
步骤1，按照重量份称取原料，包括50-75份碎玻璃、5-20份陶瓷造
粒粉、0.1-0.3份发泡剂碳化硅、0.1-0.5份三氧化二锑、1-4份石墨、
5-30份铁氧体、1-3份SiC纤维；
步骤2，将步骤1中的碎玻璃、陶瓷造粒粉、碳化硅、三氧化二锑、
石墨、铁氧体、SiC纤维置于磨球机中进行1-3h研磨，得到混合均匀的
待加热配合料；
步骤3，将步骤2中所述混合均匀的待加热配合料平铺在模具中；
步骤4，将步骤3中装有所述混合均匀的待加热配合料的模具放入隧
道窑中，先以2～5℃/min从室温升温至550～...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙诗兵，高乔，田英良，贾治勇，黄石明，张继光，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11