一种双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法，包括将纤维状凹凸棒石、片状羰基铁粉和光敏树脂进行搅拌混合得到光固化浆料；对光固化浆料进行打印得到样品，并测量所述样品的电磁参数，CST仿真模拟软件仿真出双层斜蜂窝夹层结构的厚度；在CST仿真软件中设置双层斜蜂窝夹层结构的参数，运行CST仿真软件，改变斜蜂窝芯的倾斜角得到在2

【技术实现步骤摘要】
一种双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于吸波材料
，具体涉及一种双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，电磁波辐射因其对人类健康和信息安全的巨大危害而备受关注。因此，在日常生活和军事领域，迫切需要开发具有吸波性能强的电磁波吸收材料。尽管电磁波吸收材料的研究取得了许多新的进展，但要设计出厚度薄、重量轻、有效带宽较宽(反射率损耗RL<
‑
10dB，微波吸收达到90％以上)、吸波性能强的吸波材料仍然是一个严峻的挑战。
[0003]为了获得具有高效吸波性能的复合材料，需要考虑许多因素，如提高磁损耗、介电损耗和阻抗匹配等。对于纳米复合吸波材料，设计复合材料的组成和微观形态是提高其吸波性能的有效方法。
[0004]专利号为CN1207731C的中国专利公开了一种电磁波吸收复合材料，属于复合材料领域。该电磁波吸收复合材料由浸金属碳微粉分散到基体材料中形成，其特征在于，浸金属碳微粉的尺寸大小为10
‑
50um，浸金属碳微粉所占重量百分比为5
‑
90％，余量为基体材料。该材料具有成本低廉、工艺简单，密度低、超宽频范围内吸收效果高的特点，在抗电磁干扰、电磁污染、通信和信息安全
中的宽频电磁波吸收等领域应用广泛。
[0005]然而，上述专利仅靠该方法有时不能实现更佳的性能。近年来的研究表明，结构型吸波材料在改善吸波性能方面取得了很大进展，不仅能有效地改善吸波材料的阻抗匹配和电磁参数，也能改善吸波材料的力学性能，和减轻吸波体的重量。
[0006]常见的吸波结构有蜂窝结构、金字塔结构、多层结构等。与其他结构相比，蜂窝夹层结构具有重量轻、强度高、设计灵活、吸波性能好等特点，在工程结构中得到了广泛的应用。
[0007]专利号为CN110970734A的中国专利公开将浸有功能树脂的棉、化学或高分子或金属纤维分布在蜂窝芯的内部六边形面上，通过调整纤维材料、浸润的功能材料、纤维直径和纤维分布密度和分布图案，形成不同的谐振腔。利用形成谐振腔和纤维本身的作用，可以使声波在蜂窝结构中形成谐振和损耗，从而达到吸波的目的。
[0008]专利号为CN112635964A的中国专利公开通过在周期蜂窝结构开设n个相同的不规则缝隙，提供了蜂窝结构内部嵌入天线和雷达等电子模块的空间，实现了基于蜂窝吸波结构预埋的设计方法，即将蜂窝芯子进行局部挖空处理，把高度集成的电子模块埋入芯子内部并进行保护设计，使航天器设计在轻量化和多功能方面有了质的飞越。预埋设计的关键问题是对蜂窝结构开缝后的电磁/力学强度进行评估，使其在合理的开缝方法下，既减轻了蜂窝结构的重量，又具有良好的电磁/力学性能。但是上述专利现有的传统蜂窝结构吸波材料由于结构简单、蜂窝孔角度单一，对于垂直入射的电磁波吸收率较低。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法，该制备方法制备的吸波复合材料具有较高的电磁波吸波性能，和较高的力学性能。
[0010]一种双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法，包括：
[0011](1)将纤维状凹凸棒石、片状羰基铁粉和光敏树脂进行搅拌混合得到光固化浆料；
[0012](2)对所述光固化浆料进行打印得到样品，并测量所述样品的电磁参数，通过设置所述电磁参数的CST仿真模拟软件仿真出满足吸波性能的全填充结构的厚度，所述全填充结构厚度作为双层斜蜂窝夹层结构的对应厚度；
[0013](3)在CST仿真软件中设置双层斜蜂窝夹层结构的参数，其中，双层斜蜂窝夹层结构由匹配层和吸波层组成，匹配层位于吸波层上，匹配层为斜蜂窝芯，设定斜蜂窝芯高度，斜蜂窝芯中的斜蜂窝单元的孔边长度，斜蜂窝单元的壁厚和吸波层的厚度；
[0014]运行CST仿真软件，改变斜蜂窝芯的倾斜角得到在2
‑
18GHz频率范围下不同倾斜角度的反射率损耗曲线，基于反射率损耗曲线得到满足吸波性能的倾斜角度范围为14
°‑
16
°
，最终确定双层斜蜂窝夹层结构的参数范围；
[0015](4)将步骤(3)得到的双层斜蜂窝夹层结构作为预定打印模型，采用光固化打印技术将步骤(1)得到的光固化浆料进行打印得到双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料。
[0016]本专利技术利用片状羰基铁粉和纤维状凹凸棒石存在的形貌各向异性在浆料分散体系中形成的网络支撑效应来提浆料体系的分散稳定性、改善流变行为，提升吸波浆料光固化打印成型的适应性和成形件尺寸结构稳定性。片状羰基铁粉和纤维状凹凸棒石还能通过其形成的多层网络界面提升电磁波在基体内部的折返传播路径实现更高效损耗和吸收。另外片状羰基铁粉和纤维状凹凸棒石存在的高厚径比和高长径还能显著提升复合材料体系的力学性能。
[0017]基于本专利技术提供材料的电磁参数利用CST仿真模拟获得双层斜蜂窝夹层结构的几何尺寸，使得能够通过较少羰基铁粉添加量的情况下实现较高的电磁波的吸收，且具有较高的力学性能。
[0018]所述纤维状凹凸棒石、片状羰基铁粉和光敏树脂按照重量比为1：6：13
‑
3：6：13。
[0019]所述搅拌参数为：搅拌时间为10
‑
30min，转速为200
‑
400r/min。。
[0020]所述样品的电磁参数的测量方法包括：同轴法、波导法等。
[0021]所述全填充结构的厚度为1
‑
4mm。
[0022]设定斜蜂窝芯中的斜蜂窝单元的孔边长度为1
‑
6mm，斜蜂窝单元的壁厚为0.5
‑
3mm，斜蜂窝芯高度为1
‑
4mm，吸波层的厚度为1
‑
4mm。
[0023]得到双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料后，对所述双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料在紫外光固化5
‑
10min，得到最终的双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料，该后处理过程使得该样品不易发生变形。
[0024]本专利技术还提供了利用双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法制备得到的双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料。
[0025]所述双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料包括纤维状凹凸棒石、片状羰基铁粉和光敏树脂，其中，纤维状凹凸棒石、片状羰基铁粉和光敏树脂的重量比为1：6：13
‑
3：6：13。
[0026]所述双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料结构由匹配层和吸波层组成，匹配层位于
吸波层上，匹配层为斜蜂窝芯；
[0027]其中，斜蜂窝芯高度为1
‑
4mm，斜蜂窝芯中的斜蜂窝单元的孔边长度为1
‑
6mm，斜蜂窝单元的壁厚为0.5
‑
3mm和吸波层的厚度为1
‑
4mm。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)将纤维状凹凸棒石、片状羰基铁粉和光敏树脂进行搅拌混合得到光固化浆料；所述纤维状凹凸棒石、片状羰基铁粉和光敏树脂按照重量比为1：6：13
‑
3：6：13；(2)对所述光固化浆料进行打印得到样品，并测量所述样品的电磁参数，通过设置所述电磁参数的CST仿真模拟软件仿真出满足吸波性能的全填充结构的厚度，所述全填充结构厚度作为双层斜蜂窝夹层结构的厚度；(3)在CST仿真软件中设置双层斜蜂窝夹层结构的参数，其中，双层斜蜂窝夹层结构由匹配层和吸波层组成，所述匹配层位于吸波层上，所述匹配层为斜蜂窝芯，设定斜蜂窝芯高度，斜蜂窝芯中的斜蜂窝单元的孔边长度，斜蜂窝单元的壁厚和吸波层的厚度；运行CST仿真软件，改变斜蜂窝芯的倾斜角得到在2
‑
18GHz频率范围下不同倾斜角度的反射率损耗曲线，基于反射率损耗曲线得到满足吸波性能的倾斜角度范围为14
°‑
16
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，最终确定双层斜蜂窝夹层结构的参数范围；(4)将步骤(3)得到的双层斜蜂窝夹层结构作为预定打印模型，采用光固化打印技术将步骤(1)得到的光固化浆料进行打印得到双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料。2.根据权利要求1所述的双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌参数为：搅拌时间为10
‑
30min，转速为200
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400r/min。3.根据权利要求1所述的双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述样品的电磁参数的测量方法包括：同轴法、波导法等。4.根据权利要求1所述的双层斜蜂窝夹层结构吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述全填充结构的厚度为1

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰华，肖威，臧垚，马国超，曹一康，许高杰，吴伟，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：