一种陶瓷吸波材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及吸波陶瓷材料技术领域，具体涉及一种陶瓷吸波材料及其制备方法与应用。该陶瓷吸波材料包括相连接的陶瓷基底层和谐振单元层，谐振单元层为具有阵列排布的孔隙的金属层或阵列排布的金属贴片；陶瓷基底层的原料为陶瓷浆料，陶瓷浆料包括陶瓷粉体、分散剂、粘结剂、助烧剂和溶剂；金属层和所述金属贴片的原料为金属浆料，金属浆料包括金属粉体、分散剂、粘结剂和溶剂；陶瓷粉体包括氧化铝、氮化铝、氮化硅中的至少一种；金属粉体包括铜粉、铝粉、金粉、银粉和铂粉中的至少一种。陶瓷吸波材料在7.5

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷吸波材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及吸波陶瓷材料
，具体涉及一种陶瓷吸波材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]飞行武器除了具备超音速巡航、超视距作战、超机动性能之外还应具备超级隐身能力。隐身性能作为军事斗争的重要研究内容，属于衡量飞行武器战术性能的重要指标。然而简单的半波壁结构很难实现多波段响应、同时也不能特定频段隐身。现时，将具有滤波功能的频率选择表面技术应用于飞行武器前端，采用频率选择表面陶瓷吸波材料制备“带内透明”、“带外隐身”的隐身雷达罩成为一种新的选择。
[0003]然而传统的选择频率表面制备技术，如柔性膜转移工艺、激光刻蚀、直接加工等，其成型精度相对较低，难以保持吸波性能的稳定性，且制备周期较长、成本较高，金属贴片植入工艺复杂、过程繁琐。直写式3D成型技术具有成型精度高、材料适用性广、可同时进行多种材料成型及制备复杂结构等特点，在复合材料吸波领域具有广泛的应用潜力。同时，传统的氮化硅、氮化铝、氧化铝基底的吸波陶瓷反射损耗较大且难以选择特定波长、特别是7.5
‑
11.5GHz的频率的吸收。
[0004]因此，亟需提出一种陶瓷吸波材料及其制备方法与应用，去降低吸波陶瓷的反射损耗(RL<
‑
30dB)，同时使得该吸波材料具有良好的耐高温性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，一种陶瓷吸波材料及其制备方法与应用。该陶瓷吸波材料在7.5<br/>‑
11.5GHz的频率范围内反射损耗低于
‑
10dB，最小反射损耗低于
‑
30dB；同时，该吸波材料具有良好的耐高温性能，该吸波材料能够耐受600℃以上(包括800℃)的高温时性能不改变。
[0006]本专利技术的专利技术构思为：优化3D打印制备陶瓷吸波材料中的原料配方，通过调整金属浆料中金属粉体、分散剂、粘结剂的搭配，使得制备出的陶瓷吸波材料在7.5
‑
11.5GHz的频率范围内反射损耗低于
‑
10dB，最小反射损耗低于
‑
30dB，同时使得该吸波材料能够耐受600℃以上的高温时性能不改变。
[0007]本专利技术的吸波原理是通过金属贴片形成周期性谐振单元的方式实现吸收损耗电磁波。
[0008]本专利技术中对频率选择功能主要是指：在具有阵列排布的孔隙的金属层或介质上阵列排布的金属贴片结构，其本质是一种空间电磁波滤波器，通过设计周期性谐振单元结构，利用频率选择表面的谐振特性，能够对电磁波的通带进行调整，使电磁波在一定波段范围内可以透过，在其他波段内则不能通过，被吸收或反射。
[0009]本专利技术的第一方面提供一种3D打印制备的陶瓷吸波材料，所述陶瓷吸波材料包括相连接的陶瓷基底层和谐振单元层，所述谐振单元层为具有阵列排布的孔隙的金属层、或
阵列排布的金属贴片；
[0010]所述陶瓷基底层的原料为陶瓷浆料，所述陶瓷浆料包括陶瓷粉体、分散剂(表面活性剂)、粘结剂、助烧剂和溶剂；
[0011]所述金属层和所述金属贴片的原料为金属浆料，所述金属浆料包括金属粉体、分散剂(表面活性剂)、粘结剂和溶剂；
[0012]所述金属粉体包括铜粉、铝粉、金粉、银粉和铂粉中的至少一种；
[0013]所述分散剂包括柠檬酸盐、改性聚羧酸盐中的至少一种；
[0014]所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的至少一种。
[0015]相对于现有技术，本专利技术第一方面提供的一种陶瓷吸波材料的有益效果如下：通过限定陶瓷吸波材料的工艺原料配比以及限定金属粉体的阻值使得制备出的陶瓷吸波材料最小反射损耗低于
‑
30dB，且反射损耗低于
‑
10dB的范围小于4GHz，同时使得该吸波材料能够耐受600℃以上(包括800℃)的高温时性能不改变。
[0016]优选的，所述金属贴片和/或所述孔隙的形状包括周期单元为中心连接单元(N极单元)、环状单元、实心单元、组合单元以中的至少一种；进一步优选的所述金属贴片和/或所述孔隙的形状包括正十字形、正方形、圆形或圆环形中的至少一种。
[0017]优选的，所述金属贴片为正十字形，所述阵列排布为所述金属贴片排列成矩阵式结构，所述矩阵式结构的单元周期为9
‑
12mm(单元周期为＝远端长度+两金属贴片的最短距离)，所述金属贴片的远端长度为7
‑
9mm，宽度为2
‑
3mm。
[0018]优选的，所述陶瓷基底层的厚度为3
‑
8mm。
[0019]优选的，所述谐振单元层的厚度为0.2
‑
0.3mm。
[0020]优选的，所述金属粉体的电阻率为1.65
×
10
‑8Ω
·
m
‑
2.22
×
10
‑7Ω
·
m。
[0021]优选的，所述柠檬酸盐包括柠檬酸纳、柠檬酸钾、柠檬酸铵中的至少一种，所述改性聚羧酸盐包括丙烯酸
‑
丙烯酸酯
‑
磺酸盐共聚物。
[0022]优选的，所述陶瓷粉体包括氧化铝、氮化铝、氮化硅中的至少一种。
[0023]优选的，所述助烧剂包括氧化铝、氧化钇、氧化镁、氮化铝、碳化硼中的至少一种。
[0024]优选的，所述溶剂为水、乙醇、甲醇、丙醇中的至少一种。
[0025]优选的，所述陶瓷粉体的粒径为0.05
‑
5μm。
[0026]优选的，所述金属粉体的粒径为0.05
‑
5μm。
[0027]优选的，所述金属浆料的原料中，所述金属粉体：所述分散剂：所述粘结剂的质量比为100：(0.1
‑
5)：(0.1
‑
5)；进一步优选的，所述金属粉体：所述分散剂：所述粘结剂的质量比为100：(1
‑
5)：(1
‑
5)。
[0028]优选的，所述金属浆料的原料中，所述金属粉体：所述分散剂：所述粘结剂：所述溶剂：所述溶剂的质量比为100：(0.1
‑
5)：(0.1
‑
5)：(5
‑
20)；进一步优选的，所述金属粉体：所述分散剂：所述粘结剂：所述溶剂的质量比为100：(1
‑
5)：(1
‑
5)：(5
‑
15)。
[0029]优选的，所述陶瓷浆料的原料中，所述陶瓷粉体：所述分散剂：所述粘结剂：所述助烧剂：所述溶剂的质量比为100：(0.1
‑
5)：(0.1
‑
5)：(1
‑
10)：(5
‑
20)；进一步优选的，所述陶瓷粉体：所述分散剂：所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷吸波材料，其特征在于，所述陶瓷吸波材料包括相连接的陶瓷基底层和谐振单元层，所述谐振单元层为具有阵列排布的孔隙的金属层或阵列排布的金属贴片；所述陶瓷基底层的原料为陶瓷浆料，所述陶瓷浆料包括陶瓷粉体、分散剂、粘结剂、助烧剂和溶剂；所述金属层和所述金属贴片的原料为金属浆料，所述金属浆料包括金属粉体、分散剂、粘结剂和溶剂；所述金属粉体包括铜粉、铝粉、金粉、银粉和铂粉中的至少一种；所述分散剂包括柠檬酸盐、改性聚羧酸盐中的至少一种；所述粘结剂包括羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的至少一种。2.根据权利要求1所述的陶瓷吸波材料，其特征在于，所述金属贴片和所述孔隙的形状包括正十字形、正方形、圆形或圆环形中的至少一种。3.根据权利要求1所述的陶瓷吸波材料，其特征在于，所述金属粉体的电阻率为1.65
×
10
‑8Ω
·
m
‑
2.22
×
10
‑7Ω
·
m。4.根据权利要求1所述的陶瓷吸波材料，其特征在于，所述陶瓷基底层的厚度为3
‑
8mm，所述谐振单元层的厚度为0.2
‑
0.3mm。5.根据权利要求1所述的陶瓷吸波材料，其特征在于，所述陶瓷粉体包括氧化铝、氮化铝、氮化硅中的至少一种。6.根据权利要求1所述的陶瓷吸波材料，其特征在于，所述助烧剂包括氧化铝、氧化钇、氧化镁、氮化铝、碳化硼中的至少一种。7.根据权利要求1所述的陶瓷吸波材料，其特征在于，所述金属浆料的原料中，所述金属粉体：所述分散剂：所述粘结剂的质量比为100：(0.1
‑
5)：(0.1
‑
5)；所述陶瓷浆料的原料中，所述陶瓷粉体：所述分散剂：所述粘结剂：所述助烧剂的质量比为100：(0.1

【专利技术属性】
技术研发人员：曾涛，杨易鹏，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：