一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于吸收波材料及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸波材料的研制和應(yīng)用技術(shù)源于第二次世界大戰(zhàn)期間。隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，吸波材料在民用、軍事、航空、航天等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用意義?！氨?、輕、寬、強(qiáng)”是吸波材料發(fā)展的趨勢(shì)。電路屏結(jié)構(gòu)，又稱(chēng)頻率選擇表面(frequency selective surface)，簡(jiǎn)稱(chēng)FSS，是由周期排列的無(wú)源導(dǎo)體單元及支撐介質(zhì)組成，該結(jié)構(gòu)具有帶通或帶阻的頻率響應(yīng)特性即對(duì)某頻率呈透明而對(duì)另一頻率幾乎全反射，即空間濾波性，而這與FSS單元的形狀、尺寸以及排列方式緊密相關(guān)。碳?xì)蛛娐菲两Y(jié)構(gòu)吸波復(fù)合材料因?yàn)榫哂袨V波作用且可實(shí)現(xiàn)“薄、輕、寬、強(qiáng)”的優(yōu)質(zhì)吸波材料，因此在電磁吸波材料領(lǐng)域具有廣泛的發(fā)展前景；如今，單純的二維功能吸波復(fù)合材料已經(jīng)不能滿(mǎn)足應(yīng)用的需求，開(kāi)發(fā)三維立體的吸波復(fù)合材料是發(fā)展的趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明通過(guò)金屬網(wǎng)固定實(shí)現(xiàn)吸波棒插入的多樣性和復(fù)雜性；原材料價(jià)廉，制備工藝簡(jiǎn)單；所得的吸波復(fù)合材料性能優(yōu)良，并能通過(guò)調(diào)整吸波棒的花樣、大小來(lái)優(yōu)化吸波效果。
[0004]本發(fā)明的一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括:活性碳?xì)蛛娐菲?、金屬網(wǎng)、短切直立吸波棒和玻璃纖維布，其中活性碳?xì)蛛娐菲辽戏植贾芷谛酝?，短切吸波棒材由金屬網(wǎng)固定，設(shè)計(jì)排布樣式，并直立嵌入周期性通孔內(nèi)。
[0005]所述短切直立吸波棒直徑為0.5?1mm，最大直徑由金屬網(wǎng)網(wǎng)眼大小控制，長(zhǎng)度為3?5mm，最大長(zhǎng)度不超過(guò)復(fù)合材料厚度。
[0006]所述短切直立吸收波棒為碳材料、磁性材料中的一種或兩種，短切直立吸收波棒的制備方式涉及物理成型、化學(xué)合成、表面修飾等。
[0007]所述的排列樣式為圓形、三角形、十字架、菱形、五角星、六邊形中的一種，樣式大小也可由坐標(biāo)系進(jìn)行控制調(diào)整。
[0008]在金屬網(wǎng)網(wǎng)上設(shè)立坐標(biāo)系(如圖1)，每個(gè)網(wǎng)格為一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，把這個(gè)網(wǎng)格標(biāo)記為(X，y)，即第X列與第y行相交的網(wǎng)格，且X從l_n，y從l_n。根據(jù)這種方法，可以定量設(shè)計(jì)各種各樣的坐標(biāo)圖案，將短切吸波棒的嵌入頻率選擇表面通孔中，得到設(shè)計(jì)更加多樣的三維吸波復(fù)合材料。
[0009]本發(fā)明的一種短切直立棒吸收波復(fù)合材料的制備方法，包括:
[0010](I)按照環(huán)氧樹(shù)脂:固化劑=5:1(質(zhì)量比)的比例配制粘結(jié)劑；
[0011](2)按照碳?xì)蛛娐菲翆?、金屬網(wǎng)固定的直立短切吸波棒層和玻璃纖維布層順序浸潤(rùn)粘接劑鋪層，然后在真空條件下排氣，固化，即得短切直立棒吸收波復(fù)合材料。
[0012]所述步驟(I)中環(huán)氧樹(shù)脂型號(hào)為6002(上海樹(shù)脂廠(chǎng))，固化劑型號(hào)T-31(上海樹(shù)脂廠(chǎng))。
[0013]所述步驟⑵的固化溫度為40-60 °C，固化時(shí)間為3_5h。
[0014]本發(fā)明在平面的碳?xì)蛛娐菲林幸攵糖兄绷?，設(shè)計(jì)三維吸波復(fù)合體。本發(fā)明的吸波棒是由各種吸波材料通過(guò)多種方法制備的一種直徑在0.5-1_，長(zhǎng)度在3-5_的棒材；碳?xì)?短切直立吸波棒復(fù)合材料中吸波棒的形狀、尺寸、直立與否，以及吸波棒的排布也都會(huì)影響其性能，在流動(dòng)的樹(shù)脂中，短切直立吸波棒不容易保持以上設(shè)計(jì)的參數(shù)，從而影響其吸波性能。制備方法旨在設(shè)計(jì)可直立短切棒并通過(guò)簡(jiǎn)易方法設(shè)計(jì)更多圖案來(lái)優(yōu)化碳?xì)?短切吸波棒三維立體吸波復(fù)合材料的制備。
[0015]本發(fā)明以玻璃纖維布及環(huán)氧樹(shù)脂為電磁匹配層，以鋁箔為反射層，在兩層之間通過(guò)粘接劑粘接碳?xì)蛛娐菲梁椭绷⒍糖形ò?，制備吸波?fù)合材料。實(shí)現(xiàn)了短切吸波棒的固定直立嵌入，并且嵌入的吸波棒排布樣式具有多樣性。
[0016]有益效果
[0017]本發(fā)明引入短切吸波棒，并實(shí)現(xiàn)了短切直立吸波棒排布多樣性，從而獲得三維吸波效果，并將有效擴(kuò)展吸波復(fù)合材料的工作帶寬，使復(fù)合材料具有獨(dú)特的吸波性能；
[0018]本發(fā)明通過(guò)金屬網(wǎng)固定實(shí)現(xiàn)吸波棒插入的多樣性和復(fù)雜性；原材料價(jià)廉，制備工藝簡(jiǎn)單；所得的吸波復(fù)合材料性能優(yōu)良，并能通過(guò)調(diào)整吸波棒的花樣、大小來(lái)優(yōu)化吸波效果O
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是金屬網(wǎng)坐標(biāo)系示意圖；
[0020]圖2為向放有碳?xì)蛛娐菲恋哪＞咧刑砑訕?shù)脂；
[0021]圖3為向模具中放置金屬網(wǎng)；
[0022]圖4為金屬網(wǎng)放置完成；
[0023]圖5為向金屬網(wǎng)孔中插入吸波棒；
[0024]圖6為放置玻璃纖維布；
[0025]圖7是本發(fā)明的主視圖的不同圖案實(shí)例，其中(a)-(d)為分別為不同的圖案；
[0026]圖8是圖6所得復(fù)合材料的局部剖視圖；
[0027]圖9是實(shí)施例1的吸波性能曲線(xiàn)；其中I為圓形通孔電路屏的吸波曲線(xiàn)；2為含有圓形通孔電路屏和金屬網(wǎng)的吸波曲線(xiàn)；3為含有電路屏、金屬網(wǎng)和短且棒材的吸波曲線(xiàn)；
[0028]圖10是實(shí)施例2中電路屏的吸波性能曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0030]實(shí)施例1
[0031 ] 頻率選擇表面以周期性排列的圓形通孔為例，具體是指通孔按矩陣式排列形成圓形陣列，直徑為40mm，相鄰兩圓形通孔的圓心距為48mm。
[0032]吸波材料為活性碳?xì)蛛娐菲?、金屬網(wǎng)和碳?xì)譃檎叫?，邊長(zhǎng)為200mm。
[0033]短切直立吸波棒采用碳纖維束經(jīng)過(guò)樹(shù)脂拉伸固化制備，其直徑為1mm，長(zhǎng)度為3mm。金屬網(wǎng)固定短切棒材的圖形為圓形，直徑分別為30mm和20mm，小圓形在大圓形中疊放，且與圓形通孔同心(共用一個(gè)圓心)，具體形狀與如圖7(a)類(lèi)似。
[0034]本實(shí)施例的含短切直立棒吸波復(fù)合材料的制備方法:
[0035](I)按照環(huán)氧樹(shù)脂:固化劑=5:1的比例配制粘結(jié)劑；
[0036](2)將制備好的邊長(zhǎng)200_的活性碳?xì)蛛娐菲劣芒潘渲频恼辰Y(jié)劑浸潤(rùn)，在完全浸潤(rùn)的碳租電路屏上放置金屬網(wǎng)，在金屬網(wǎng)的孔中插入直徑1_，長(zhǎng)度3_的短切吸波棒，形成上述直徑分別為30mm和20mm的同心圓組成的陣列，鋪上玻璃纖維布，然后在真空條件下排氣，固化，即得短切直立棒吸收波復(fù)合材料。
[0037](3)所述步驟(2)的固化溫度為45 °C，固化時(shí)間為5h。
[0038]通過(guò)上述方法制得本實(shí)施例的一種含短切直立棒吸波復(fù)合材料，如圖9所示:圖中曲線(xiàn)I代表圓形通孔電路屏的吸波曲線(xiàn)；曲線(xiàn)2代表含有圓形通孔電路屏和金屬網(wǎng)的吸波曲線(xiàn)；曲線(xiàn)3代表含有電路屏、金屬網(wǎng)和短且棒材的吸波曲線(xiàn)。在2?18GHz范圍內(nèi)衰減大于1dB的頻帶為5.7-10.5GHz，帶寬為4.8GHz，最低反射衰減值為-23.1dB ;而只采用結(jié)構(gòu)的相同參數(shù)的活性碳?xì)蛛娐菲廖◤?fù)合材料(沒(méi)有金屬網(wǎng)和吸波棒材)，在2?18GHz范圍內(nèi)衰減大于1dB的頻帶為8.6-12.6GHz，帶寬為4GHz，最低反射衰減值為-18.5dB，可見(jiàn)，相對(duì)于只有電路屏的對(duì)照樣，實(shí)例I中含雙層短切直立棒可增強(qiáng)吸收并使吸收帶寬向低頻移動(dòng)，達(dá)到了對(duì)低頻波段的選擇性吸波效果。
[0039]實(shí)施例2
[0040]頻率選擇表面以周期性排列的圓形通孔為例，具體是指通孔按矩陣式排列形成圓形陣列，直徑為28mm，相鄰兩圓形通孔的圓心距為36mm。
[0041]吸波材料為活性碳?xì)蛛娐菲痢⒔饘倬W(wǎng)和碳?xì)譃檎叫?，邊長(zhǎng)為200mm。
[0042]短切直立吸波棒采用碳纖維束經(jīng)過(guò)樹(shù)脂拉伸固化制備，其直徑為1mm，長(zhǎng)度為3mm。金屬網(wǎng)固定短切棒材的圖形為圓形，直徑為10mm，與圓形通孔同心，具體形狀如圖7 (a)所示。
[0043]本實(shí)施例的含短切直立棒吸波復(fù)合材料的制備方法:
[0044](I)按照環(huán)氧樹(shù)脂:固化劑=5:1的比例配制粘結(jié)劑；
[0045](2)將制備好的邊長(zhǎng)200mm的活性碳?xì)蛛娐菲劣芒潘渲频恼辰Y(jié)劑浸潤(rùn)，在完全浸潤(rùn)的碳租電路屏上放置金屬網(wǎng)，在金屬網(wǎng)的孔中插入直徑1_，長(zhǎng)度3_的短切吸波棒，形成上述直徑為1mm圓形陣列，鋪上玻璃纖維布，然后在真空條件下排氣，固化，即得短切直立棒吸收波復(fù)合材料。
[0046](3)所述步驟⑵的固化溫度為45 °C，固化時(shí)間為5h。
[0047]通過(guò)上述方法制得本實(shí)施例的一種含短切直立棒吸波復(fù)合材料，其中活性碳?xì)蛛娐菲?沒(méi)有金屬網(wǎng)和吸波棒材)的吸波曲線(xiàn)如圖10，在2?18GHz范圍內(nèi)衰減大于1dB的頻帶為7.1-13GHZ，帶寬為5.9GHz，最低反射衰減值為-27.ldB，推測(cè)在此電路屏的通孔中利用金屬網(wǎng)固定直徑為1mm的同心圓形短且棒吸波材料，在2?18GHz范圍內(nèi)衰減大于1dB的頻帶為5-lOGHz，帶寬為7GHz，最低反射衰減值為_(kāi)30dB以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料，其特征在于:所述復(fù)合材料包括:樹(shù)脂、活性碳?xì)蛛娐菲?、金屬網(wǎng)、短切直立吸波棒和玻璃纖維布，其中活性碳?xì)蛛娐菲辽戏植贾芷谛酝祝糖形ò舨挠山饘倬W(wǎng)固定，設(shè)計(jì)排布樣式，并直立嵌入周期性通孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料，其特征在于:所述短切直立吸波棒直徑為0.5?1mm，長(zhǎng)度為3?5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料，其特征在于:所述短切直立吸收波棒為碳材料、磁性材料中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料，其特征在于:所述排列樣式為圓形、三角形、十字架、菱形、五角星、六邊形中的一種。
5.—種如權(quán)利要求1所述的含短切直立棒吸收波復(fù)合材料的制備方法，包括: (1)按照環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑的質(zhì)量比為5:1的比例配制得到粘結(jié)劑； (2)按照碳?xì)蛛娐菲翆?、金屬網(wǎng)固定的直立短切吸波棒層和玻璃纖維布層順序浸潤(rùn)粘接劑鋪層，然后在真空條件下排氣，固化，即得短切直立棒吸收波復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂6002，固化劑為固化劑T-31。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中固化溫度為40-60 °C，固化時(shí)間為3-5h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種含短切直立棒吸收波復(fù)合材料及其制備方法，包括：樹(shù)脂、活性碳?xì)蛛娐菲?、金屬網(wǎng)，短切直立吸波棒和玻璃纖維布?；钚蕴?xì)蛛娐菲辽戏植贾芷谛酝?，短切吸波棒材由金屬網(wǎng)固定，可設(shè)計(jì)出不同的排布樣式，并直立嵌入周期性通孔內(nèi)。制備：配制粘接劑；制作金屬網(wǎng)和活性碳?xì)蛛娐菲?，并制備短切吸波棒材；按照碳?xì)蛛娐菲翆?、金屬網(wǎng)固定的直立短切吸波棒層和玻璃纖維布層順序浸潤(rùn)粘接劑鋪層；在真空條件下排氣，40～60℃固化5小時(shí)，得到活性碳?xì)?直立短切吸波棒吸波復(fù)合材料。本發(fā)明引入短切吸波棒，并實(shí)現(xiàn)了短切直立吸波棒排布多樣性，從而獲得三維吸波效果，并將有效擴(kuò)展吸波復(fù)合材料的工作帶寬，使復(fù)合材料具有獨(dú)特的吸波性能。
【IPC分類(lèi)】C09K3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104610910
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510021390
【發(fā)明人】吳琪琳, 夏少旭, 臧永菊, 馬葳葳, 石秋妍, 鄧若男
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日