一种轻质吸波暗室尖锥材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及吸波材料技术领域，尤其涉及一种轻质吸波暗室尖锥材料及其制备方法，所述轻质吸波暗室尖锥材料具有由柔性基材组装形成的蜂窝状尖锥结构，所述蜂窝状尖锥结构表面设有石墨烯导电涂层。本发明专利技术轻质吸波暗室尖锥材料通过柔性基材组装形成的蜂窝状尖锥结构，并在蜂窝状尖锥结构表面设有石墨烯导电涂层，低成本、机械强度高、密度低、寿命长、性能好，便于收缩收藏保存，降低运输成本和收藏空间，有利于保密测试外场的建设和使用；制备工艺生产效率高，设备成本低、适合大量生产，各工艺之间排列联动，实现整体生产线的自动化。

A Light Absorbing Anechoic Chamber Spike Material and Its Preparation Method

The invention relates to the technical field of absorbing materials, in particular to a lightweight absorbing anechoic chamber taper material and its preparation method. The lightweight absorbing anechoic chamber taper material has a honeycomb taper structure assembled by a flexible base material, and the honeycomb taper structure surface is provided with graphene conductive coating. The honeycomb taper structure of the light absorbing anechoic chamber is assembled by flexible base material, and the surface of the honeycomb taper structure is equipped with graphene conductive coating, which has the advantages of low cost, high mechanical strength, low density, long service life and good performance, is convenient to shrink collection and preservation, reduces transportation cost and storage space, and is conducive to the construction and use of secret test field. High production efficiency, low equipment cost, suitable for mass production, the arrangement of linkages between processes, to achieve the automation of the overall production line.

【技术实现步骤摘要】
一种轻质吸波暗室尖锥材料及其制备方法
本专利技术涉及吸波材料
，尤其涉及一种轻质吸波暗室尖锥材料及其制备方法。
技术介绍
现有的吸波暗室尖锥材料主要以聚氨酯泡沫(海绵)浸渍导电炭黑浆料为主，在实际应用中，为提高其阻燃特性，通常通过添加无机粘合剂和无机阻燃剂来实现，此种方式导致吸波暗室尖锥材料的密度增大，当其需要悬挂在垂直墙壁使用时，会由于自重，产生变形和尖锥下弯，影响吸波材料的正常使用，同时高密度、体积大导致吸波暗室尖锥材料自重大，不利于户外使用，使用范围受限。此外，由于聚氨酯材料自身的工作温度较低，通常不超过80℃，在高温时会软化变形，因此，此类吸波暗室尖锥材料的平均承受功率为1千瓦/m2之内。吸波材料是吸波暗室的主要建造成本之一，而吸波材料的寿命成为暗室寿命的制约原因，更换吸波材料的成本也同样高昂。中国专利文献上公开了“一种基于石墨烯的蜂窝角锥吸波材料及其制备方法”，其公告号为CN108441067A，该专利技术采用氧化石墨烯与多种组分配制而成的氧化石墨烯复合浆料作为涂层用料，再借助特定的固化处理、浸渍处理方法，借助石墨烯的电学性能，实现宽频带范围内能够起到强烈吸收电磁波的效果。但是该专利技术所用的基材密度大，不便于运输与收纳，不便于保密测试外场的建设和使用。
技术实现思路
本专利技术为了克服传统吸波暗室尖锥材料基于非结构泡沫存在着体积大、密度高，机械强度低，寿命短，耐热性差，不适合户外使用、不利于环保的问题，提供了一种低成本、机械强度高、密度低、寿命长、性能好的轻质吸波暗室尖锥材料，便于收缩收藏保存，降低运输成本和收藏空间，有利于保密测试外场的建设和使用。本专利技术还提供了一种轻质吸波暗室尖锥材料的制备方法，该方法绿色环保，原料易得成本低，工艺条件易于控制，有利于实现大规模工业化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种轻质吸波暗室尖锥材料，所述轻质吸波暗室尖锥材料具有由柔性基材组装形成的蜂窝状尖锥结构，所述蜂窝状尖锥结构表面设有石墨烯导电涂层。根据应用需求设计最优化的吸波蜂窝结构，面对入射方向蜂窝的开口面可以是平面，也可以是尖锥和尖劈以实现最低厚度和最佳阻抗匹配，该蜂窝的开口角度可以是斜角和任意角度的，该角度一般接近入射角。本专利技术选用柔性材料作为基材，使得轻质吸波暗室尖锥材料便于折叠收缩收藏保存，降低运输成本和收藏空间，有利于保密测试外场的建设和使用。所设计蜂窝状尖锥结构具有较高的机械强度，表面设有石墨烯导电涂层赋予其长寿命，高功率吸波性能，能够延长暗室寿命，增加暗室使用微波功率范围和降低使用成本。作为优选，所述蜂窝状尖锥结构包括若干个吸波蜂窝；所述吸波蜂窝为直蜂窝或斜尖劈蜂窝；所述斜尖劈蜂窝的蜂窝夹角小于70°。蜂窝结构的形状只要满足低成本可生产性即可，如正六角形，非正六角形，正方形，长方形和波浪形等等，以及类似蜂窝结构，如即两组同样等间距开槽二分之一以上的纸相互垂直插入形成的四边形结构。其尺寸从0.3厘米到20厘米，常见的尺寸是0.5厘米到5厘米，蜂窝尺寸高度与所吸收波长和频宽成比例。作为优选，所述柔性基材为纸、布、塑料薄膜、柔性泡沫板和由所述柔性基材粘接起来形成可折叠结构的硬质板中的一种或几种；所述柔性基材的厚度为0.01～5mm。作为优选，所述柔性基材为阻燃牛皮纸、薄膜、无纺布、芳纶纸、玻纤布、玻纤纸中的一种或几种；所述柔性基材的面密度为20～500g/m2。以纸张制备的蜂窝，长期使用温度120℃，短时间可以达到150℃，纸的寿命可以轻易超过20年，与暗室的金属结构同寿，甚至更长。以玻纤布和无机粘合剂组成的蜂窝，耐热温度超过450℃，由导电吸波剂的耐热温度决定其耐热上限，可以实现功率密度超过20千瓦/m2。由于蜂窝自身刚度高，除了可以制备成为尖锥和劈锥，还可以制备成为复杂形状，满足高入射角和暗室角落反射的高效吸波。作为优选，所述石墨烯导电涂层的等效面电阻范围控制在10～1000欧，优选为50～500欧。一种轻质吸波暗室尖锥材料的制备方法，包括以下步骤：(1)优化蜂窝状尖锥结构的设计和选材，确定柔性基材、电磁参数和结构特征；(2)在柔性基材表面均匀涂覆定型胶，干燥固化；所述定型胶为导电吸波定型浆料或非导电吸波定型浆料；所述导电吸波定型浆料为石墨烯导电浆料；(3)按照设计参数，将经步骤(2)处理后的柔性基材通过一对升温齿轮轧制瓦楞，所述设计参数包括瓦楞的深度、角度和宽度；压制瓦楞的加热温度大于80℃；用内有加热器和齿轮的对辊轧制或带有瓦楞模具的热压机压制出瓦楞基材，瓦楞形状、深度、宽度以及周期长度为设计参数，这些参数即是蜂窝的设计参数。深度和宽度是各边的边长，宽度也是接触面的宽度，周期长度即是蜂窝的周期；(4)将瓦楞相互接触面涂敷粘接胶水，按设计角度排列形成蜂窝，热压固化得到一体化蜂窝结构；采用双棍涂胶机在瓦楞的接触面上涂敷节点胶，双棍涂胶机的下棍浸渍在胶槽内，将胶液转涂在瓦楞接触面(胶接节点面)，上滚则提供压力确保瓦楞接触面与下棍接触；按蜂窝设计将瓦楞排列叠加得到蜂窝块，然后用可对蜂窝块提供适当压力的烘箱进行加热固化节点胶，固化温度和时间根据胶水的固化要求所定，常见的节点胶为酚醛系列，固化温度为180℃，30min；(5)将一体化蜂窝结构切割出尖锥，得尖锥状蜂窝结构；(6)当步骤(2)所用定型胶为非导电吸波定型浆料时，将步骤(5)得到的具有蜂窝状尖锥结构的柔性基材浸渍或喷涂石墨烯导电浆料，干燥固化形成石墨烯导电涂层，即得轻质吸波暗室尖锥材料；当步骤(2)所用定型胶为导电吸波定型浆料时，省略该步骤；(7)根据客户需求，喷涂或浸渍室温固化淡色系涂料。本专利技术轻质吸波暗室尖锥材料表面的石墨烯导电涂层，既可以通过浸渍在柔性基材表面涂敷，也可以蜂窝成形后浸渍石墨烯导电浆料，多种成型方式。本专利技术提出了采用低成本制备工艺，低成本蜂窝材料使用柔性纸张、薄膜或布，通过浸渍/涂敷定型胶和瓦楞机定形，在瓦楞的接触面(蜂窝节点)涂敷胶水，将瓦楞粘接一起形成蜂窝，然后将蜂窝切成尖锥或劈锥和各种形状，浸渍导电浆料。或者采用导电定型胶，免去蜂窝的导电浆料浸渍工艺。蜂窝材料的强度远远高于泡沫等轻质材料，在同样的密度下压缩强度是高强度泡沫的一倍，生产工艺成熟，用不同的纸，布，玻纤布，朔料薄片等均可生产蜂窝结构材料。蜂窝截面口径越大，蜂窝结构越轻，成本也越低。由于石墨烯的高电导率，吸波涂层可以很薄，柔韧性好，与纸张、薄膜和纤维布的兼容性更好，不会发生炭黑涂层的脆性和脱落现象。瓦楞的角度可以根据需求设计，即蜂窝的开口方向和角度是可以根据瓦楞取向的设计调整的，作为吸波材料意味着最佳吸波入射角可以优化，切成的尖锥也可以是不同的尖角。与聚氨酯泡沫不同，由于材料的刚度高，即便非垂直的倾斜尖锥蜂窝，也不会发生泡沫尖锥的弯曲变形问题。瓦楞纸箱是主要的包装材料，技术成熟，成本低廉，原料的牛皮纸每吨仅为数千元，低于聚氨酯海绵的成本，采用瓦楞纸技术制备的蜂窝在成本上具有明显的优势，同时在产品性能上也远远高于既有的海绵吸波材料，所以本专利技术制得的轻质吸波暗室尖锥材料是高性价比、可以替代海绵的吸波材料。作为优选，步骤(1)中，蜂窝状尖锥结构的设计和选材采用电磁仿真软件优化形状和吸波浆料的微波电磁性能，浆料电磁性能为复合介电常数以及厚度或简单的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质吸波暗室尖锥材料，其特征在于，所述轻质吸波暗室尖锥材料具有由柔性基材组装形成的蜂窝状尖锥结构，所述蜂窝状尖锥结构表面设有石墨烯导电涂层。

【技术特征摘要】
1.一种轻质吸波暗室尖锥材料，其特征在于，所述轻质吸波暗室尖锥材料具有由柔性基材组装形成的蜂窝状尖锥结构，所述蜂窝状尖锥结构表面设有石墨烯导电涂层。2.根据权利要求1所述的一种轻质吸波暗室尖锥材料，其特征在于，所述蜂窝状尖锥结构包括若干个吸波蜂窝；所述吸波蜂窝为直蜂窝或斜尖劈蜂窝；所述斜尖劈蜂窝的蜂窝夹角小于70°。3.根据权利要求1所述的一种轻质吸波暗室尖锥材料，其特征在于，所述柔性基材为纸、布、塑料薄膜、柔性泡沫板和由所述柔性基材粘接起来形成可折叠结构的硬质板中的一种或几种；所述柔性基材的厚度为0.01～5mm。4.根据权利要求1所述的一种轻质吸波暗室尖锥材料，其特征在于，所述柔性基材为阻燃牛皮纸、薄膜、无纺布、芳纶纸、玻纤布、玻纤纸中的一种或几种；所述柔性基材的面密度为20～500g/m2。5.根据权利要求1所述的一种轻质吸波暗室尖锥材料，其特征在于，所述石墨烯导电涂层的等效面电阻范围控制在10～1000欧。6.一种如权利要求1-5任一所述的轻质吸波暗室尖锥材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)优化蜂窝状尖锥结构的设计和选材，确定柔性基材、电磁参数和结构特征；(2)在柔性基材表面均匀涂覆定型胶，干燥固化；所述定型胶为导电吸波定型浆料或非导电吸波定型浆料；所述导电吸波定型浆料为石墨烯导电浆料；(3)按照设计参数，将经步骤(2)处理后的柔性基材通过一对升温齿轮轧制瓦楞，所述设计参...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，寇亚虎，
申请(专利权)人：西安安聚德纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61