三层复合吸波薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术是一种三层复合吸波薄膜及制备方法，该种三层复合吸波薄膜是由介电材料和有机载体组成阻抗匹配层、由磁性颗粒和有机载体组成的吸收层和由导电性较好的碳材料及有机载体组成的反射层构成，阻抗匹配层的厚度为0.1～0.3mm，吸收层的厚度为0.2～0.4mm，反射层的厚度为0.1～0.3mm。其制备方法是将无机颗粒处理后，通过一定的方式使其在有机相中均匀分散后铺展成膜，在第一层的溶剂挥发完全后，接着铺展第二层和第三层，形成三层复合吸波薄膜，此三层复合薄膜具有高效、轻质和厚度薄的优点，可用于电磁屏蔽材料，在超薄型雷达波吸收材料中有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种三层复合吸波薄膜及制备方法，属于电磁吸收及防护

技术介绍
无线通讯设备的普遍使用及电子信息技术的迅猛发展在给人们带来极大便利的同时也引起了越来越严重的电磁污染，导致高频电磁吸波材料引起了人们的广泛关注。此外，应对于雷达及红外探测技术的隐身技术是军事作战的重要支撑之一。从目前的研究结果来看，设计薄膜材料在高频具有非常优异的电磁波吸收效果，其电磁波吸收机制是自然共振。而为了实现在较宽频率范围内对微波的吸收，从理论上讲有两种思路，一是采用单层吸收体，增大磁矩共振的阻尼因子展宽自然共振的吸收频率。但是从技术上讲，单纯控制阻尼因子是困难的，而且过大的阻尼也会降低吸收层的吸收效果。另一种比较可行的方法是采用多层膜的思路，使电磁波在薄膜内部多次反射多次吸收，从而实现强效吸收电磁波的目的。从目前对多层膜的研究结果来看，实现薄膜的主要方式是镀膜(化学镀、电镀)及磁控溅射，这两种方式获得的薄膜多为非柔性，且设备复杂，成本昂贵，难以规模化。另外一种方法就是将具有电磁损耗的材料分散到高分子材料中，选择合适的有机载体及制备相应的复合材料成为制备复合吸波薄膜需要解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种三层复合吸波薄膜及制备方法，其目的是提供了一种性能优异的三层复合吸波层，并使该吸波结构在原有吸波效果的基础上具有薄膜的特性，在电磁屏蔽和雷达波吸收技术中得到应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的本专利技术技术方案提供了一种三层复合吸波薄膜，其特征在于该种三层复合吸波薄膜是由介电材料和有机载体组成阻抗匹配层、由磁性颗粒和有机载体组成的吸收层和由导电性较好的碳材料及有机载体组成的反射层构成，阻抗匹配层的厚度为0. 1 0. 3mm, 吸收层的厚度为0. 2 0. 4mm,反射层的厚度为0. 1 0. 3mm。阻抗匹配层中作为吸收剂的碳材料优选钛酸钡、碳化硅、碳纳米管或炭黑中的一种或几种。吸收层中作为吸收剂的磁性颗粒优选羰基铁、磁性材料包覆的空心微球、铁氧体中的两种或几种。反射层中作为吸收剂的介电材料优选石墨、炭黑、碳纳米管中的一种或几种。吸波薄膜层中的吸收剂与有机载体的质量比1 50 1 1。有机载体优选氯丁橡胶或聚氨酯。本专利技术技术方案还提出了上述三层复合吸波薄膜的方法，其特征在于该方法的步骤是(1)将6 8g聚乙烯醇溶于IOOmL水，将其铺展在准备好的模具上，干燥待用；(2)将IOOg吸收剂粉体用0. 5 IOmL硅烷偶联剂与10 50mL无水乙醇混合溶液超声处理0. 5 2小时，70°C干燥12- 小时；(3)将上述步骤(2)处理过的1 50g的粉体加入5 20mL溶剂，超声分散10 30分钟，再加入20 60g有机载体，将混合物料倒入球磨罐，加入10 30mL溶剂、0. 3_5g 经甲苯处理过的有机膨润土，放入钢球，球料质量比为2 1 10 1，球磨4 12小时；(4)将上述步骤步骤( 磨好的的混合物料铺展在准备好的模具上，待其干燥；(5))重复步骤O) G)，完成三层复合薄膜的制备，将复合薄膜从模具中取下， 放入水中，揭去聚乙烯醇层，得到三层复合电磁波吸波薄膜。步骤(3)中所述溶剂优选甲苯、二甲苯、丁酮、N、N-二甲基甲酰胺中的一种或两种。步骤O)中所述的硅烷偶联剂优选YG0-1202、YG0-1202、KH550或KH560。本专利技术技术方案三层薄膜不仅能充分利用无机吸波材料自身的性质，并且由于每层具有不同的电磁性质，层与层之间不同材料又存在相互作用。当电磁波入射到三层薄膜表面时，由于阻抗匹配层的特征阻抗与空气接近，使尽可能多的电磁波进入薄膜内部，电磁波在经过磁性吸收层时一部分电磁波被吸收，另一部分电磁波透过吸收层而射到反射层，电磁波经反射层后又回到强磁吸收层，再经强磁吸收层的吸收。电磁波一旦进入薄膜，就会在薄膜内部不断进行重复上述传播吸收过程。因此该三层薄膜材料能表现出很多独特的性质，可用于电磁屏蔽材料和超薄型雷达波吸收材料。本专利技术制备方法操作过程简单，实用性强。附图说明图1为本专利技术三层复合薄膜结构示意2为本专利技术制备复合薄膜的实物照片(a)钛酸钡为阻抗匹配层的照片(b)吸收层照片(C)石墨为反射层照片(d)炭黑为反射层的照片，由图可以看出，钛酸钡层表现为灰白色，吸收层为黑灰色，石墨层表现出一定的银亮色，而炭黑层则是完全黑色。图3为本专利技术采用磁性材料包覆过的空心微球作为损耗层、以钛酸钡为阻抗匹配层、炭黑为反射层的三层复合薄膜的微观SEM图，插图为空心微球的表面SEM，从图可以清楚看出三层结构，空心微球表面包覆的磁性颗粒图4为本专利技术三层复合薄膜的电磁吸波曲线，Sl 炭黑为反射层，磁性材料包覆的空心微球为吸收层，钛酸钡为阻抗匹配层的三层复合薄膜；s2 石墨作为反射层，羰基铁粉为吸收层，钛酸钡为阻抗匹配层的三层复合薄膜；s3 石墨作为反射层，羰基铁粉为吸收层，钛酸钡为阻抗匹配层，同时在阻抗匹配层加入碳纳米管的三层复合薄膜。从图可以看出三层复合薄膜在8-18GHZ均表现出电磁波吸收，< -8dB的吸收频带宽超过5GHz。图5为本专利技术三层复合薄膜实例s5_s9吸波曲线具体实施例方式以下将结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述参见附图1所示，本专利技术所述三层复合吸波薄膜是由介电材料和有机载体组成的阻抗匹配层1、由磁性颗粒和有机载体组成的吸收层2和由导电性较好的碳材料及有机载体组成的反射层3构成，阻抗匹配层1的厚度为0. 1 0. 3mm,吸收层2的厚度为0. 2 0. 4mm,反射层3的厚度为0. 1 0. 3_。表一为三层复合吸波薄膜的选材及厚度的实施例实例阻抗匹配层损耗层反射层厚度(mm)si4g BaTiO3 30g氯丁橡胶20g羰基铁 30g 氯丁 橡胶4g石墨 30g氯丁橡胶0.54S21 OgBaTiO3,0.2g CNT 30g氯丁橡胶30g羰基铁 30g 氯丁 橡胶IOg石墨 30g氯丁橡胶0.91S38g BaTiO3 30g聚氨酯包覆空心微球，羰基铁 50g 氯丁橡胶IOg炭黑 30g氯丁橡胶0.94S4IOg碳化硅 40g氯丁橡胶20g羰基铁粉 40g 氯丁橡胶8g石墨 30g氯丁橡胶0.81S54.0g钛酸钡 20g氯丁橡胶25.0g羰基铁粉 55g 氯丁 橡胶羰基铁/石墨 40g氯丁橡胶0.68S620.0g羰基铁粉，5g钛酸钡 60.0g氯丁橡胶42.5g羰基铁，5g石里 IOOg 氯丁1 g碳纳米管 30.0g聚氨酷1.权利要求1.一种三层复合吸波薄膜，其特征在于该种三层复合吸波薄膜是由导电性较好的碳材料及有机载体组成的反射层(1)、由磁性颗粒和有机载体组成的吸收层( 和由介电材料和有机载体组成阻抗匹配层(3)构成，反射层(1)的厚度为0. 1 0. 3_，吸收层O)的厚度为0. 2 0. 4mm,阻抗匹配层(3)的厚度为0. 1 0. 3謹。2.根据权利要求1所述的三层复合吸波薄膜，其特征在于阻抗匹配层(1)中作为吸收剂的介电材料是指钛酸钡、碳化硅、碳纳米管或炭黑中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的三层复合吸波薄膜，其特征在于吸收层(2)中作为吸收剂的磁性颗粒是指羰基铁、磁性材料包本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种三层复合吸波薄膜，其特征在于：该种三层复合吸波薄膜是由导电性较好的碳材料及有机载体组成的反射层（１）、由磁性颗粒和有机载体组成的吸收层（２）和由介电材料和有机载体组成阻抗匹配层（３）构成，反射层（１）的厚度为０．１～０．３ｍｍ，吸收层（２）的厚度为０．２～０．４ｍｍ，阻抗匹配层（３）的厚度为０．１～０．３ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓红，李雪爱，韩喜江，杜耘辰，刘阳，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：11