一种三维点阵结构高温吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高温吸波材料技术领域，具体公开了一种三维点阵结构高温吸波材料，所述吸波材料自下而上，依次包括连续纤维增强陶瓷基复合材料下面板、三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构、高阻型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料面板组成。本发明专利技术的三维点阵结构高温吸波材料，具有优异的宽频吸波性能，吸波频段覆盖1~18GHz；密度低，隔热性能优异，耐温性好，高温稳定性高。高温稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种三维点阵结构高温吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高温吸波材料
，特别涉及一种三维点阵结构高温吸波材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]三维点阵材料是一种新型轻质高强多功能材料，具有密度低、强度高、隔热性能好、抗冲击性强等特性，在航空航天领域具有广阔的应用前景。三维点阵吸波材料不仅具备三维点阵结构的一般特性，同时通过结构和材料电磁参数优化设计，可显著衰减雷达波能量，实现吸波性能。目前三维点阵吸波材料类型主要为蜂窝吸波复合材料，蜂窝吸波复合材料具有密度小、吸收强、吸收频带宽及吸波性能可设计性强的特点，同时具有良好的力学性能，可以作为结构件，实现结构吸波一体化，已成为当前隐身材料重要的研究和发展方向。
[0003]ZL201610166422.5号中国专利公开了一种蜂窝结构雷达吸波材料的制备方法，包括蜂窝芯置于包含功能化石墨烯、树脂等成分的浆料中进行浸泡，固化处理，得到第一至第三吸波蜂窝，将第一至第三吸波蜂窝依次粘结在一起制得蜂窝结构，然后在固化后的蜂窝结构的上表面和下表面分别覆盖一层PMI蒙皮层，在下表面PMI蒙皮层的下方粘结金属基底反射层得到蜂窝结构雷达吸波材料，该蜂窝结构雷达吸波材料具备宽频隐身性能；ZL201911071094.0公开一种泡沫蜂窝复合夹层吸波材料的制备方法，包括采用平板热压机将芳纶蜂窝平压入与之等厚的硬质吸波泡沫得到吸波泡沫蜂窝芯材，然后在吸波泡沫蜂窝芯上下表面粘贴透波蒙皮制得泡沫蜂窝复合夹层吸波材料，具有宽频强吸收效果。可以发现，现有的蜂窝吸波复合材料主要通过在蜂窝壁上喷涂或者浸渍一定的吸波树脂基浆料，或者通过填充吸波泡沫，最后在蜂窝芯上下表面覆盖蒙皮制成，蜂窝吸波复合材料为含有大量树脂或泡沫等耐温性较差的材料，均为有机材料体系，不具备耐高温能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种三维点阵结构高温吸波材料及其制备方法，三维点阵结构高温吸波材料具有优异的宽频吸波性和耐温性，克服了现有技术的缺陷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种三维点阵结构高温吸波材料，所述吸波材料自下而上（上为电磁波入射方向），依次包括连续纤维增强陶瓷基复合材料下面板、三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构、高阻型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料面板组成，所述连续纤维增强陶瓷基复合材料下面板为连续碳纤维增强陶瓷基复合材料或低阻连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料。
[0006]优选的，上述的三维点阵结构高温吸波材料中，所述三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构中的碳化硅纤维为二维织物形式，且二维织物厚度方向与上下面板平行，三维点阵结构在二维织物厚度平行方向上的剖面为正方形，所述正方形边长为4~20mm，所述碳化硅纤维二维织物厚度为0.2~0.5mm，碳化硅纤维电阻率为1~20Ω
·
cm。
[0007]优选的，上述的三维点阵结构高温吸波材料中，所述连续纤维增强陶瓷基复合材
料下面板的增强体为二维布、针刺、缝合、2.5D、3D纤维织物。
[0008]优选的，上述的三维点阵结构高温吸波材料中，所述低阻连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料中碳化硅纤维的电阻率小于0.1Ω
·
cm。
[0009]优选的，上述的三维点阵结构高温吸波材料中，所述高阻型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料上面板的增强体为二维布、针刺、缝合、2.5D、3D碳化硅纤维织物，碳化硅纤维的电阻率大于1
×
104Ω
·
cm。
[0010]优选的，上述的三维点阵结构高温吸波材料中，所述连续碳纤维增强陶瓷基复合材料下面板、三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构、高阻型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料上面板中的基体相同，所述基体为碳化硅、硅氧碳、硅碳氮、硅硼氮、氮化硼或硅硼碳氮。
[0011]一种上述的三维点阵结构高温吸波材料的制备方法，包括以下步骤：（1）根据设计的点阵结构高度，将满足设计要求的点阵结构的碳化硅纤维二维织物切割成织物条，织物条宽度为点阵的高度，织物条长度为吸波材料宽度；根据三维点阵结构剖面正方形边长尺寸，在待切口位置粘接聚丙烯低残碳胶条，防止切口时织物散边；在织物宽度方向切口，切口的长度为织物条宽度的0.5~0.6倍，且切口距离为剖面正方形边长；（2）将吸波材料沿面内分为X和Y两个方向，将步骤（1）得到的织物条分别沿X方向和Y方向排列，X方向织物条切口与Y方向织物条切口方向相对设置，X方向和Y方向切口一一对应嵌入，组装成点阵结构织物；（3）将下面板纤维织物、点阵结构织物、上面板纤维织物铺排好，采用碳纤维或者碳化硅纤维纱线分别在点阵结构织物的X和Y两个方向织物条交织点附近进行缝合，使三层织物形成整体纤维编织件；（4）以碳化硅、硅氧碳、硅碳氮、硅硼氮、氮化硼或硅硼碳氮有机先驱体溶液作为浸渍溶液，采用先驱体浸渍裂解工艺对步骤（3）得到的整体纤维编织件进行浸渍、高温裂解和2~4次初始致密化；（5）初始致密化完成后，在下面板上打直径2~3mm排液孔，孔间距为5~20mm，便于后续致密化过程先驱体溶液可有效进出点阵结构；（6）继续进行6~8次致密化过程，完成三维点阵结构高温吸波材料制备。
[0012]优选的，上述三维点阵结构高温吸波材料的制备方法，所述先驱体浸渍溶液中先驱体质量含量不低于40%；所述浸渍裂解工艺参数为：真空浸渍时间不低于4h，压力不大于
‑
0.09MPa；高温裂解温度为800~1000℃，时间为0.5~1h。
[0013]优选的，上述三维点阵结构高温吸波材料的制备方法，所述聚丙烯低残碳胶条厚度为0.02~0.03mm。
[0014]与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1. 本专利技术的三维点阵结构高温吸波材料，具有耐高温、宽频吸波性能优异等特性，耐温可达1000℃以上，吸波频段覆盖1~18GHz。
[0015]2. 本专利技术的三维点阵结构高温吸波材料，通过优化三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构的结构参数以及碳化硅纤维的电性能，可在宽频段范围内显著衰减雷达波能量，实现吸波性能。
[0016]3. 本专利技术的三维点阵结构高温吸波材料，由耐高温材料组成，密度低、强度高，并
且具有耐温性好、高温稳定性高、可隔热等优异特性。
[0017]4. 本专利技术的三维点阵结构高温吸波材料，采用一体化复合材料成型工艺，高温吸波材料一步成型，工艺简单，可靠性高。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例1中的三维点阵结构高温吸波材料结构示意图。
[0019]图2为本专利技术实施例1中的三维点阵结构织物结构示意图。
[0020]图3为本专利技术实施例1中的三维点阵结构高温吸波材料反射率曲线图。
[0021]图4为本专利技术实施例2中的三维点阵结构高温吸波材料反射率曲线图。
[0022]主要附图标记说明：1
‑
连续碳纤维增强陶瓷基复合材料下面板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维点阵结构高温吸波材料，其特征在于，所述吸波材料自下而上，依次包括连续纤维增强陶瓷基复合材料下面板、三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构、高阻型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料面板组成，所述连续纤维增强陶瓷基复合材料下面板为连续碳纤维增强陶瓷基复合材料或低阻连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料。2.根据权利要求1所述的三维点阵结构高温吸波材料，其特征在于，所述三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构中的碳化硅纤维为二维织物形式，且二维织物厚度方向与上下面板平行，点阵结构在二维织物厚度平行方向上的剖面为正方形，所述正方形边长为4~20mm，所述碳化硅纤维二维织物厚度为0.2~0.5mm，碳化硅纤维电阻率为1~20Ω
·
cm。3.根据权利要求1所述的三维点阵结构高温吸波材料，其特征在于，所述连续纤维增强陶瓷基复合材料下面板的增强体为二维布、针刺、缝合、2.5D、3D纤维织物。4.根据权利要求1所述的三维点阵结构高温吸波材料，其特征在于，所述低阻连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料中碳化硅纤维的电阻率小于0.1Ω
·
cm。5.根据权利要求1所述的三维点阵结构高温吸波材料，其特征在于，所述高阻型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料上面板的增强体为二维布、针刺、缝合、2.5D、3D碳化硅纤维织物，碳化硅纤维的电阻率大于1
×
104Ω
·
cm。6.根据权利要求1所述的三维点阵结构高温吸波材料，其特征在于，所述连续纤维增强陶瓷基复合材料下面板、三维损耗型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料点阵结构、高阻型连续碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料上面板中的基体相同，所述基体为碳化硅、硅氧碳、硅碳氮、硅硼氮、氮化硼或硅硼碳氮。7.一种如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海韬，孙逊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：