一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料，解决了传统吸波材料吸波频带宽与厚度薄无法兼容，且不耐高温的问题。所述一体化材料的制备方法为将碳纳米管浆料刮涂在聚酰亚胺薄膜上，形成具有一定阻抗的碳纳米管导电涂膜；将碳纳米管导电涂膜刻蚀出特定图案，形成具有一定阻抗的超表面；将石墨烯与聚酰胺酸树脂复合，形成具有不同石墨烯浓度的石墨烯薄膜；将金属微粉与环氧树脂复合，形成电磁薄膜；将玻璃钢、超表面、石墨烯薄膜、电磁薄膜与气凝胶多层复合并一体化成型，形成耐高温超宽带吸波结构一体化材料。复合材料在1‑2GHz的平均反射率≤‑5dB，在2‑8GHz平均反射率≤‑10dB。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料及其制备方法
本专利技术涉及一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料
，尤其涉及一种基于超表面与石墨烯薄膜、电磁膜复合的耐高温超宽带吸波结构一体化材料及其制备方法。
技术介绍
随着微波技术的发展，系统对微波吸收材料的耐高温性能与宽频吸波性能要求越来越高。传统磁性材料存在耐温性能差，吸收频带窄，质量大的缺点。将炭黑与聚甲基丙烯甲酰胺或玻璃钢复合，只有较大的厚度才能形成宽频吸波性能，难以满足实际需求。将玻璃钢、超表面、石墨烯薄膜、电磁膜与气凝胶复合，可以同时实现耐高温性能和超宽带吸波性能，具有重要的意义。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是以往传统磁性涂层材料吸收频带窄、耐温性能差以及传统复合吸波材料厚度大的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术在第一方面提供了一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料，所述一体化材料包括如下各层或者由如下各层构成：玻璃钢层，超表面层，至少一层石墨烯薄膜层，至少一层气凝胶层和电磁膜层构成，其中，所述超表面层位于所述玻璃钢层和所述电磁膜层之间，所述至少一层石墨烯薄膜层和所述至少一层气凝胶层位于所述超表面层和所述电磁膜层之间。本专利技术在第二方面提供了一种本专利技术第一方面所述的耐高温超宽带吸波结构一体化材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)超表面的制备将碳纳米管浆料刮涂于聚酰亚胺薄膜上，烘烤，得到碳纳米管涂膜；将所述碳纳米管涂膜利用真空吸附在刻蚀工作台上，向激光刻蚀仪中导入超表面结构模型，刻蚀，得到阻抗超表面；(2)石墨烯薄膜的制备将石墨烯与聚酰胺酸树脂混合并进行搅拌，然后进行高温固化反应，形成石墨烯薄膜；(3)电磁膜的制备对金属微粉浆料进行刮涂，形成半固化金属微粉磁性介质薄膜；将半固化金属微粉磁性介质薄膜依次铺贴，形成电磁膜；(4)多层材料复合将玻璃钢、超表面、石墨烯薄膜、电磁膜与气凝胶依次铺贴，粘接完成后，进行固化反应，得到所述耐高温超宽带吸波结构一体化材料。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术将玻璃钢、超表面、石墨烯薄膜、电磁膜与气凝胶复合，制备得到的耐高温超宽带吸波结构一体化材料在1-2GHz平均反射率≤-5dB，在2-8GHz平均反射率≤-10dB，吸收带宽达7GHz；所述一体化材料具有厚度薄、吸收频带宽、耐高温、偏振不敏感的优异特点，可以同时实现耐高温性能和超宽带吸波性能。附图说明图1是本专利技术耐高温超宽带吸波结构一体化材料的结构示意图；图2是本专利技术耐高温超宽带吸波结构一体化材料超表面的周期结构单元及周期形式示意图；图3是实施例1中耐高温超宽带吸波结构一体化材料在1-8GHz的反射率波形图；图4是实施例2中耐高温超宽带吸波结构一体化材料在1-8GHz的反射率波形图；图5是实施例3中耐高温超宽带吸波结构一体化材料在1-8GHz的反射率波形图；图6是实施例4中耐高温超宽带吸波结构一体化材料在1-8GHz的反射率波形图；图7是实施例5中耐高温超宽带吸波结构一体化材料在1-8GHz的反射率波形图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术在第一方面提供了一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料，所述一体化材料包括如下各层或者由如下各层构成：玻璃钢层，超表面层，至少一层石墨烯薄膜层，至少一层气凝胶层和电磁膜层构成，其中，所述超表面层位于所述玻璃钢层和所述电磁膜层之间，所述至少一层石墨烯薄膜层和所述至少一层气凝胶层位于所述超表面层和所述电磁膜层之间。根据一些优选的实施方式，所述一体化材料至少一层石墨烯薄膜层与所述超表面层邻接；和/或至少一层所述气凝胶层与所述电磁膜层邻接；优选的是，所述至少一层石墨烯薄膜层和所述至少一层气凝胶层各自独立地为至少两层结构，更优选为2至8层结构，更进一步优选为4层结构；进一步优选的是，在所述石墨烯薄膜层和所述气凝胶层独立地为至少两层结构的情况下，所述石墨烯薄膜层和所述气凝胶层交替布置。根据一些优选的实施方式，所述玻璃钢的厚度为1-3mm，超表面的厚度为0.06-0.13mm，石墨烯薄膜的厚度为0.15-0.25mm，气凝胶的厚度为2-3mm，电磁膜的厚度为1.0-2.0mm。根据一些优选的实施方式，所述一体化材料中一层石墨烯薄膜中的石墨烯的浓度为4％-6％，6％-8％，8％-10％，10％-12％。根据一些优选的实施方式，所述超表面是在碳纳米管涂膜上通过导入超表面结构模型后刻蚀得到的周期结构，所述周期结构的单元为正六边形，其中，外边长为a＝7.5mm，内边长为b＝7mm，两个正六边形中心点之间的距离为c＝6mm。本专利技术第二方面提供了一种本专利技术第一方面所述的耐高温超宽带吸波结构一体化材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)超表面的制备将碳纳米管浆料刮涂于聚酰亚胺薄膜上，烘烤，得到碳纳米管涂膜；将所述碳纳米管涂膜利用真空吸附在刻蚀工作台上，向激光刻蚀仪中导入超表面结构模型，刻蚀，得到阻抗超表面；(2)石墨烯薄膜的制备将石墨烯与聚酰胺酸树脂混合并进行搅拌，然后进行高温固化反应，形成石墨烯薄膜；(3)电磁膜的制备对金属微粉浆料进行刮涂，形成半固化金属微粉磁性介质薄膜；将半固化金属微粉磁性介质薄膜依次铺贴，形成电磁膜；(4)多层材料复合将玻璃钢、超表面、石墨烯薄膜、电磁膜与气凝胶依次铺贴，粘接完成后，进行固化反应，得到所述耐高温超宽带吸波结构一体化材料。根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，所述碳纳米管按如下步骤制备：称取10-20g碳纳米管粉体放入到混合容器中，加入100g蒸馏水和0.5g分散剂，放入双行星搅拌机中搅拌10-30min，形成碳纳米管分散液；在碳纳米管分散液中加入80-90g丙烯酸树脂，在双行星搅拌机中搅拌10-30min，放入球磨机球磨10-20min，至浆料分散均匀，形成所述碳纳米管浆料；所述分散剂可以为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)。根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，采用150μm刮刀将碳纳米管浆料均匀刮涂于聚酰亚胺薄膜上，所述聚酰亚胺薄膜厚度为500-1000μm，所述碳纳米管浆料的用量为10g-30g；所述烘烤的温度为130-150℃，烘烤的时间为5-20min，所述碳纳米管涂膜的表面方阻为40-80Ω；所述真空吸附在激光刻蚀仪工作台进行，所述刻蚀的次数为10个循环。根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，所述石墨烯与聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料，其特征在于，所述一体化材料包括如下各层或者由如下各层构成：玻璃钢层，超表面层，至少一层石墨烯薄膜层，至少一层气凝胶层和电磁膜层构成，其中，所述超表面层位于所述玻璃钢层和所述电磁膜层之间，所述至少一层石墨烯薄膜层和所述至少一层气凝胶层位于所述超表面层和所述电磁膜层之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温超宽带吸波结构一体化材料，其特征在于，所述一体化材料包括如下各层或者由如下各层构成：玻璃钢层，超表面层，至少一层石墨烯薄膜层，至少一层气凝胶层和电磁膜层构成，其中，所述超表面层位于所述玻璃钢层和所述电磁膜层之间，所述至少一层石墨烯薄膜层和所述至少一层气凝胶层位于所述超表面层和所述电磁膜层之间。


2.根据权利要求1所述的一体化材料，其特征在于：
至少一层石墨烯薄膜层与所述超表面层邻接；和/或至少一层所述气凝胶层与所述电磁膜层邻接；
优选的是，所述至少一层石墨烯薄膜层和所述至少一层气凝胶层各自独立地为至少两层结构，更优选为2至8层结构，更进一步优选为4层结构；进一步优选的是，在所述石墨烯薄膜层和所述气凝胶层独立地为至少两层结构的情况下，所述石墨烯薄膜层和所述气凝胶层交替布置。


3.根据权利要求2所述的一体化材料，其特征在于：
所述玻璃钢的厚度为1-3mm，超表面的厚度为0.06-0.13mm，石墨烯薄膜的厚度为0.15-0.25mm，气凝胶的厚度为2-3mm，电磁膜的厚度为1.0-2.0mm。


4.根据权利要求2或3所述的一体化材料，其特征在于：
所述一体化材料中一层石墨烯薄膜中的石墨烯的浓度为4％-6％，6％-8％，8％-10％，10％-12％。


5.根据权利要求1至4任一项所述的一体化材料，其特征在于：
所述超表面是在碳纳米管涂膜上通过导入超表面结构模型后刻蚀得到的周期结构，所述周期结构的单元为正六边形，其中，外边长为a＝7.5mm，内边长为b＝7mm，两个正六边形中心点之间的距离为c＝6mm。


6.一种权利要求1至5任一项所述的耐高温超宽带吸波结构一体化材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)超表面的制备
将碳纳米管浆料刮涂于聚酰亚胺薄膜上，烘烤，得到碳纳米管涂膜；将所述碳纳米管涂膜利用真空吸附在刻蚀工作台上，向激光刻蚀仪中导入超表面结构模型，刻蚀，得到阻抗超表面；
(2)石墨烯薄膜的制备
将石墨烯与聚酰胺酸树脂混合并进行搅拌，然后进行高温固化反应，形成石墨烯薄膜；
(3)电磁膜的制备
对金属微粉浆料进行刮涂，形成半固化金属微粉磁性介质薄膜；将半固化金属微粉磁性介质薄膜依次铺贴，形成电磁膜；
(4)多层材料复合
将玻璃钢、超表面、石...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智慧，张久霖，唐宏美，孙新，赵轶伦，聂文君，贺军哲，于海涛，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11