一种多级波纹吸波材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种多级波纹吸波材料及其制备方法和应用，涉及超材料技术领域。本发明专利技术提供的多级波纹吸波材料，包括上面板、下面板以及设置在所述上面板和下面板之间的波纹夹芯微结构复合板；所述上面板为玻璃纤维板；所述下面板为碳纤维反射板；所述波纹夹芯微结构复合板包括波纹夹芯板以及设置在所述波纹夹芯板表面的若干碳纤维阵列单元；所述碳纤维阵列单元由梯度分布的碳纤维条组成；所述波纹夹芯板包括泡沫夹层以及设置在所述泡沫夹层两侧的玻璃纤维预浸料面板。本发明专利技术提供的多级波纹吸波材料在实现宽频广角的高效电磁吸收的同时，具有优异的压缩强度。具有优异的压缩强度。具有优异的压缩强度。

【技术实现步骤摘要】
一种多级波纹吸波材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及超材料
，具体涉及一种多级波纹吸波材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]隐身技术已成为现代信息化战争中各国竞相争抢的技术高地。而目前最高效的隐身方法则是通过电磁超材料的设计实现隐身，超材料是一种自然界不存在的、人为设计的亚波长周期性结构材料。电磁超材料吸波结构具有“宽强广薄”的特点，即吸波频带极宽、吸波效率极强、有效入射角度广、结构超轻超薄，其在飞行器等需要隐身的领域具有优良的应用前景。
[0003]尽管相比于其他隐身手段，超材料隐身具有无可比拟的优势，但研究人员更多地集中在电磁性能的研究设计上，而忽略了其具体应用时所会出现的难题，比如强度承载问题。现有的方法多为简单的胶粘复合，其往往会导致结构的弯曲强度大幅下降，不仅降低了承载能力也使得电磁性能大受影响，因此设计隐身承载一体化的超材料吸波结构显得十分重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多级波纹吸波材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的多级波纹吸波材料在实现宽频广角的高效电磁吸收的同时，具有优异的压缩强度，实现了隐身承载一体化。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种多级波纹吸波材料，包括上面板、下面板以及设置在所述上面板和下面板之间的波纹夹芯微结构复合板；
[0007]所述上面板为玻璃纤维板；所述下面板为碳纤维反射板；
[0008]所述波纹夹芯微结构复合板包括波纹夹芯板以及设置在所述波纹夹芯板表面的若干碳纤维阵列单元；所述碳纤维阵列单元由梯度分布的碳纤维条组成；
[0009]所述波纹夹芯板包括泡沫夹层以及设置在所述泡沫夹层两侧的玻璃纤维预浸料面板。
[0010]优选地，设置在所述波纹夹芯板上表面和下表面的碳纤维阵列单元呈对称分布。
[0011]优选地，所述碳纤维阵列单元设置在所述波纹夹芯板的倾斜面上；多个所述碳纤维阵列单元呈周期性排列。
[0012]优选地，所述梯度分布为长度梯度分布；同一碳纤维阵列单元中，所述碳纤维条的长度沿波纹夹芯板的倾斜面自上而下线性增长；两相邻碳纤维条的长度差为0.5～1mm；顶层碳纤维条的长度为2～3mm。
[0013]优选地，同一所述碳纤维阵列单元中，两相邻碳纤维条的间距为0.5～1mm；所述碳纤维条的宽度为0.5～1mm。
[0014]优选地，所述波纹夹芯板的波纹形状为三角型；所述波纹夹芯板的波纹角度为30
°
～70
°
。
[0015]优选地，所述泡沫夹层的材质为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
[0016]本专利技术提供了上述技术方案所述多级波纹吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017]在具有波纹状的阴膜和阳模之间，自上而下依次铺设第一玻璃纤维预浸料、泡沫夹层和第二玻璃纤维预浸料，进行固定，得到波纹夹芯板；
[0018]在所述波纹夹芯板的表面设置若干碳纤维阵列单元，得到波纹夹芯微结构复合板；
[0019]利用粘结剂将所述波纹夹芯微结构复合板固定在玻璃纤维板和碳纤维反射板之间，得到多级波纹吸波材料。
[0020]优选地，所述在波纹夹芯板的表面设置若干碳纤维阵列单元的方法包括：将碳纤维条缝合在波纹夹芯板表面。
[0021]本专利技术还提供了上述技术方案所述多级波纹吸波材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的多级波纹吸波材料在隐身材料中的应用。
[0022]本专利技术提供了一种多级波纹吸波材料，在本专利技术中，玻璃纤维板为透波材料，使得电磁波能够透射进入吸波结构内部，碳纤维反射板为全反射板，防止电磁波进入干扰内部电磁环境，同时入射电磁波能够被二次吸收，提升吸收效率。在本专利技术中，波纹夹芯板具有良好通风散热性能，泡沫夹层能很好地为玻璃纤维预浸料面板提供侧向支撑，提高材料的压缩强度。在本专利技术中，碳纤维条梯度分布在波纹夹芯板上，以激发电磁波的表面等离激元传播模式，通过碳纤维的欧姆损耗实现电磁吸收。
[0023]实施例结果表明，以TE极化电磁波30度斜入射为例，本专利技术提供的多级波纹吸波材料在C波段和X波段内能基本达到90％以上的电磁波吸收，在某些频率附近甚至能达到100％的完美吸收，这能够有效地实现结构隐身，极大地降低地面雷达等探测设备的威胁。在准静态压缩条件下，本专利技术提供的多级波纹吸波材料相比于其他的多级波纹结构，压缩强度提升了32.71％，比压缩强度提升了16.67％。由此说明，本专利技术提供的多级波纹吸波材料在实现宽频广角的高效电磁吸收的同时，大幅提升了材料的压缩强度，能够在实现隐身性能的同时，提高结构的承载能力，实现隐身承载一体化设计，提高电磁超材料的实际应用能力。
附图说明
[0024]图1为多级波纹吸波材料及碳纤维阵列单元的结构示意图；1表示上面板，2表示下面板，3表示波纹夹芯板，4表示碳纤维阵列单元；
[0025]图2为多级波纹吸波材料的制作流程图；
[0026]图3为多级波纹吸波材料在斜入射下的电磁吸收云图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种多级波纹吸波材料，包括上面板、下面板以及设置在所述上面板和下面板之间的波纹夹芯微结构复合板；
[0028]所述上面板为玻璃纤维板；所述下面板为碳纤维反射板；
[0029]所述波纹夹芯微结构复合板包括波纹夹芯板以及设置在所述波纹夹芯板表面的若干碳纤维阵列单元；所述碳纤维阵列单元由梯度分布的碳纤维条组成；
[0030]所述波纹夹芯板包括泡沫夹层以及设置在所述泡沫夹层两侧的玻璃纤维预浸料面板。
[0031]本专利技术提供的多级波纹吸波材料包括上面板。在本专利技术中，所述上面板为玻璃纤维板。本专利技术采用玻璃纤维板作为上面板，能够使得电磁波透射进入吸波结构内部。在本专利技术中，所述上面板的厚度优选为0.2～1mm，更优选为0.4～0.6mm。
[0032]本专利技术提供的多级波纹吸波材料包括设置于所述上面板正下方的下面板。在本专利技术中，所述下面板为碳纤维反射板。本专利技术采用碳纤维反射板作为下面板，能够防止电磁波进入干扰内部电磁环境，同时入射电磁波能够被二次吸收，提升吸收效率。在本专利技术中，所述下面板的厚度优选为0.2～1mm，更优选为0.4～0.6mm。
[0033]本专利技术提供的多级波纹吸波材料包括设置于所述上面板和下面板之间的波纹夹芯微结构复合板。在本专利技术中，所述波纹夹芯微结构复合板的总厚度优选为20～25mm，更优选为22.5mm。在本专利技术中，所述波纹夹芯微结构复合板包括波纹夹芯板以及设置在所述波纹夹芯板表面的若干碳纤维阵列单元。
[0034]在本专利技术中，所述波纹夹芯板包括泡沫夹层以及设置在所述泡沫夹层两侧的玻璃纤维预浸料面板。在本专利技术中，所述泡沫夹层的材质优选为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。在本专利技术中，所述泡沫夹层的相对介电常数为1.27。本专利技术中，所述聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的密度优选为100～250kg/m3，更优选为22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级波纹吸波材料，包括上面板、下面板以及设置在所述上面板和下面板之间的波纹夹芯微结构复合板；所述上面板为玻璃纤维板；所述下面板为碳纤维反射板；所述波纹夹芯微结构复合板包括波纹夹芯板以及设置在所述波纹夹芯板表面的若干碳纤维阵列单元；所述碳纤维阵列单元由梯度分布的碳纤维条组成；所述波纹夹芯板包括泡沫夹层以及设置在所述泡沫夹层两侧的玻璃纤维预浸料面板。2.根据权利要求1所述的多级波纹吸波材料，其特征在于，设置在所述波纹夹芯板上表面和下表面的碳纤维阵列单元呈对称分布。3.根据权利要求1或2所述的多级波纹吸波材料，其特征在于，所述碳纤维阵列单元设置在所述波纹夹芯板的倾斜面上；多个所述碳纤维阵列单元呈周期性排列。4.根据权利要求1所述的多级波纹吸波材料，其特征在于，所述梯度分布为长度梯度分布；同一碳纤维阵列单元中，所述碳纤维条的长度沿波纹夹芯板的倾斜面自上而下线性增长；两相邻碳纤维条的长度差为0.5～1mm；顶层碳纤维条的长度为2～3mm。5.根据权利要求1所述的多级波纹吸波材料，其特征在于，同一所述碳纤维阵列单元中，两相邻碳纤维条的间距为0.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫雷雷，何志恒，程琳豪，纪正江，宋明宇，董佳晨，郑锡涛，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：