【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料科学和工程，尤其涉及一种损伤自感应和吸波一体化的复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、先进复合材料因其高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、阻尼减震性好等特点，在航空领域作为承载材料受到越来越广泛地运用。随着材料科学的飞速发展，近年来高性能复合材料在现代军用飞机中的使用率稳步提升，例如f/a-22的复合材料用量达到了25%，f/a-35的复合材料用量达到了35%，复合材料的应用量已成为衡量军用飞机结构先进性的一个重要指标。自二战以来，雷达的应用极大地改变了当代的防空现状，由于雷达波不受天气和昼夜变化影响且以光速远距离探测飞行器，使得军用飞机无处遁形，进而飞机隐身便成为了重点研究方向。与此同时，军用飞机在服役时，在执行任务过程中极有可能受到子弹打击、碎片冲击等冲击损伤，同时也会不可避免地会受到不确定因素造成的损伤，如冰雹撞击、工具跌落等。这些损伤会导致界面脱胶、分层、裂缝等情况出现，严重削弱结构的强度和稳定性。因此，需要对结构进行结构健康监测，以确保军用飞机的服役安全。
2、在这样的背景之下，仅作为承载结构的复合材料已经不能满足现代军用飞机设计过程中的实际需求，结构与功能一体化的多功能复合材料结构应运而生。在复合材料结构损伤监测方面，已经提出了许多运用各类先进传感元件的损伤监测方案，如基于光纤传感器的光纤光栅应变监测技术；基于电涡流传感器的电涡流技术；基于压电传感器的声发射、超声导波技术等。然而这些监测技术或多或少存在一些缺点，例如，光纤光栅传感器成本高，且传感器自身耐久性较差，在使用过程中容易先于
3、随着材料科学的发展，使得以石墨烯为代表的碳基纳米材料受到了包括复合材料研究者在内的科技界的高度关注。研究已表明，石墨烯具有的优异力学性能使其成为良好的纳米尺度增强体，可以用于提高复合材料的部分力学性能；其优异的电学性能可以用于制备传感材料和电路模拟吸波器集成于复合材料结构，从而使结构具备自感知能力和电磁吸波能力。但是传统的制备方法如化学气相沉积法，成本高、过程繁琐，需要高温等严苛条件，还可能会产生有害气体，对环境产生危害。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种损伤自感应和吸波一体化的复合材料及其制备方法，能解决在复合材料军用飞机受到雷达探测和外物冲击时降低机体反射率和冲击损伤的感应和识别的问题，并满足军用飞机复合材料多功能化需求。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、一种损伤自感应和吸波一体化的复合材料，包括第一至第三结构层、频率选择表面层和损伤感应层；
4、所述第一至第三结构层、频率选择表面层、损伤感应层形状和大小相同，第一结构层、频率选择表面层、第二结构层、损伤感应层、第三结构层依次层叠并采用真空树脂传递工艺固化为一体；
5、所述第一至第三结构层用于阻抗匹配；
6、所述频率选择表面层用于吸收入射电磁波；
7、所述损伤感应层用于进一步吸收透过频率选择表面层的入射电磁波，并通过损伤前后其自身电导率的变化来感应和识别复合材料受到的损伤。
8、作为本专利技术一种损伤自感应和吸波一体化的复合材料进一步的优化方案，所述第一至第三结构层均采用连续纤维编织物，纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的任意一种，编织方式为单向、平纹、斜纹中的任意一种或者任意组合。
9、本专利技术还公开了一种该损伤自感应和吸波一体化的复合材料的制备方法，包含以下步骤：
10、步骤1），切割出m块相同大小和形状的连续纤维编织布，将其中的a块层叠作为第一结构层、b块层叠作为第二结构层、c块层叠作为第三结构层，a+b+c=m，a、b、c均为大于等于1的自然数；
11、步骤2），制备频率选择表面层：
12、步骤2.1），裁剪聚酰亚胺纸，纸张的大小形状和第一结构层相同，将裁剪得到的聚酰亚胺纸平铺在亚克力板上并固定；
13、步骤2.2），通过激光诱导石墨烯技术在聚酰亚胺纸上诱导出预设的第一石墨烯图案，得到频率选择表面层；
14、步骤3），制备损伤感应层：
15、步骤3.1），裁剪聚酰亚胺纸，纸张的大小形状和第一结构层相同，将裁剪得到的聚酰亚胺纸平铺在亚克力板上并固定；
16、步骤3.2），通过激光诱导石墨烯技术在聚酰亚胺纸上诱导出预设的第二石墨烯图案；
17、步骤3.3），在所述第二石墨烯图案的边缘按照预设的步长设置通过导电浆料和第二石墨烯图案电性连接的导线，得到损伤感应层；
18、步骤4），将第一结构层、频率选择表面层、第二结构层、损伤感应层、第三结构层依次层叠并采用真空树脂传递工艺固化为一体，得到损伤自感应和吸波一体化的复合材料。
19、本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
20、1. 相对于现有的复合材料结构雷达吸波技术，本专利技术将频率选择表面层和损伤感应层作为吸波层，通过导电浆料使导线与损伤感应层电性连接，与作为阻抗匹配层的复合材料结构共固化一体，在满足结构承载的同时，不仅具有宽带吸波的能力，还具有对损伤感应的能力，解决了复合材料军用飞机受到雷达探测和损伤时，降低机体反射率和损伤的感应和识别的问题，满足军用飞机复合材料结构多功能化的需求；
21、2. 本专利技术利用激光诱导石墨烯技术，利用激光烧蚀聚酰亚胺纸表面，形成设计的石墨烯图案，得到频率选择表面层和损伤感应层，相比于其他的吸波层的制备方法，例如丝网印刷方法，化学蚀刻方法等，具有可设计性强，精度高，重量轻，制作成本低，制备效率高等一系列优点；
22、3. 本专利技术的多功能复合材料结构的制备方法简单，可设计性强，在兼具利用电阻抗成像算法实现对损伤进行感应和识别能力的同时，通过对相邻结构层的厚度和频率选择表面层相关参数的设计，可以实现对目标频段雷达波的吸收，并满足整体结构的外载荷要求。
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1.一种损伤自感应和吸波一体化的复合材料，其特征在于，包括第一至第三结构层、频率选择表面层和损伤感应层；
2.根据权利要求1所述的损伤自感应和吸波一体化的复合材料，其特征在于，所述第一至第三结构层均采用连续纤维编织物，纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的任意一种，编织方式为单向、平纹、斜纹中的任意一种或者任意组合。
3.基于权利要求1所述的损伤自感应和吸波一体化的复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种损伤自感应和吸波一体化的复合材料，其特征在于，包括第一至第三结构层、频率选择表面层和损伤感应层；
2.根据权利要求1所述的损伤自感应和吸波一体化的复合材料，其特征在于，所述第一至第三结构层均采用连续纤...
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