一种吸波仿生复合材料及制备方法与流程

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种吸波仿生复合材料及制备方法，吸波仿生复合材料模拟植物外观、光谱反射和吸收雷达波特性从而达到兼具红外、光谱成像伪装、林地背景可见光伪装和雷达隐身的目的。

背景技术：

随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。所谓吸波材料，指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。

参见中国公开专利CN102087081A（公开日为2011年6月8日），具体公开了一种具有吸波功能的隐形人造草，包括草丝、草底布及背胶层，所述草丝固定在所述草底布上，所述背胶层涂布在所述草底布的背面，吸波材料存在于所述草丝、草底布或背胶层中，能够吸收电磁波辐射，可用于军事上或战时防雷达探测，起到军用机场、军用地下基地、炮弹存放地、地下人防工程等大范围的军事用地隐形的作用。但是，上述人造草仅有吸收雷达波达到雷达隐身目的的吸波材料，无兼具雷达、可见光和红外隐身性能的材料及加工方法，具有很大的局限性。

技术实现要素：

针对现有领域的局限性，本发明设计了一种兼具雷达、可见光和红外隐身性能的吸波仿生复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:

一种吸波仿生复合材料，其特征在于，吸波仿生复合材料由有机仿生材料和吸波材料组成，仿生材料以草束状种植在吸波材料上，机仿生材料由以下重量份的组分制成：聚乙烯醇水溶性高分子为1-8份；金属氯化物1-7份；染色剂2-6份；交联剂为2-9份；催化剂为5-6份。

进一步地，所述金属氯化物指吸湿性较强的无机盐。

进一步地，所述无机盐为氯化锂或氯化钙。

进一步地，所述交联剂为L-苹果酸或食用苹果醋。

进一步地，所述催化剂为醋酸。

进一步地，所述染色剂为氧化铬绿或草丝黄。

一种吸波仿生复合材料的加工方法，包括以下步骤：

（1）按重量份称取各组分原料，将1-8份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去离子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）将1-7份金属氯化物、 2-9份交联剂，5-6份催化剂，2-6份染色剂溶于上述聚乙烯醇溶液中，在温度为60-90℃的条件下，经过交联反应5-6小时，制成铸膜液；

（3）将步骤（2）中的铸膜液取出，置于烘箱中加热至80-100℃、1-1.5h促使聚乙烯醇交联再将抽真空脱泡后平铺于定制板上；

（4）将定制板置于恒温恒湿箱中加热，温度40℃、湿度45%、加热时间16h，得到片状有机仿生材料；

（5）将上述步骤（4）制得的片状有机仿生材料利用切丝设备切成丝状有机仿生材料；

（6）将丝状有机仿生材料以5-10根捆成草束；

（7）使用工装将吸波材料固定在自动点胶设备上，后将草束种植于吸波材料上；

（8）使用自动点胶设备将吸波材料和仿生材料复合，得到吸波仿生复合材料。

进一步地，所述步骤（5）中的丝状有机仿生材料的宽度为1mm。

进一步地，所述步骤（3）中，铸膜液抽真空脱泡具体包括：将铸膜液置于抽滤瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室温下密封静置，时间为18-24h。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

仿生材料中加入的交联剂和催化剂的作用是两者共同促使聚乙烯醇发生交联反应。氧化铬绿是深绿色颜料，保证有机仿生材料与植物叶片具有相似的颜色以及光谱反射特性。金属氯化物是具有吸湿性的，在有机仿生材料中添加金属氯化物可以保证复合材料能够吸湿，能够适应恶劣环境。铸膜液经过密封静置过程是为了防止铸膜液中的水分流失。所有材料融合后具有光谱反射性能，红外和邻近红外的光谱都可以被反射。

将本发明制备的吸波仿生复合材料进行化学表征，从图3-4可以看出，本发明制备的吸波仿生复合材料与RAC16型吸波材料相比，吸收雷达波特性基本相当， 说明该吸波材料与仿生材料复合之后，仿生材料对吸波材料的吸收雷达特性基本没影响，从而达到雷达隐身的作用。图5-6为仿生材料和植物的接近程度对比，从图中可以看出本发明的仿生材料与普通植物叶片类似，能够模拟植物外观，同时，该仿生材料具有光谱反射特性，达到红外、光谱成像伪装、林地背景可见光伪装。

本发明中的有机仿生材料，可以同时实现模拟植物的蒸腾作用以及光谱反射特性。吸波材料具有吸收雷达的特性。有机仿生材料和吸波材料复合成复合材料，从而该复合材料能够保证吸波仿生复合材料模拟植物外观、光谱反射和吸收雷达波特性从而达到兼具红外、光谱成像伪装、林地背景可见光伪装和雷达隐身的作用。

附图说明

图1是本发明中吸波材料的结构示意图。

图2是吸波仿生复合材料复合过程意图。

图3是吸波仿生复合材料高频反射率测试曲线。

图4是吸波仿生复合材料低频反射率测试曲线。

图5是仿生材料与银杏叶片的红外光谱发射率。

图6是植物叶片与仿生材料的太阳光谱反射率。

具体实施方式

下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。

本发明中选用大连东信微波吸收材料有限公司、型号为：RAC16、规格：200*200*17mm的吸波材料，其具体成分为橡胶和粉末状羰基铁，吸波材料的形状如图1所示。

吸波材料及仿生材料复合过程意图如图2所示，仿生材料以草束状种植在吸波材料上。

实施例1

（1）按重量份称取各组分原料，将1份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去离子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）将1份氯化锂、 2份L-苹果酸，5份醋酸，2份氧化铬绿溶于上述聚乙烯醇溶液中，在温度为60℃的条件下，经过交联反应5小时，制成铸膜液；

（3）将步骤（2）中的铸膜液取出，置于烘箱中加热至80℃、1h促使聚乙烯醇交联再将抽真空脱泡后平铺于定制板上，抽真空脱泡具体包括：将铸膜液置于抽滤瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室温下密封静置，时间为18h；

（4）将定制板置于恒温恒湿箱中加热，温度40℃、湿度45%、加热时间16h，得到片状有机仿生材料；

（5）将上述步骤（4）制得的片状有机仿生材料利用切丝设备切成丝状有机仿生材料，丝状有机仿生材料的宽度为1mm；

（6）将丝状有机仿生材料以5根捆成草束；

（7）使用工装将吸波材料固定在自动点胶设备上，后将草束种植于吸波材料上；

（8）使用自动点胶设备将吸波材料和仿生材料复合，得到吸波仿生复合材料。

实施例2

（1）按重量份称取各组分原料，将4份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去离子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）将3份氯化锂、 6份L-苹果酸，5.5份醋酸，4份氧化铬绿溶于上述聚乙烯醇溶液中，在温度为75℃的条件下，经过交联反应5.5小时，制成铸膜液；

（3）将步骤（2）中的铸膜液取出，置于烘箱中加热至90℃、1.2h促使聚乙烯醇交联再将抽真空脱泡后平铺于定制板上，抽真空脱泡具体包括：将铸膜液置于抽滤瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室温下密封静置，时间为21h；

（4）将定制板置于恒温恒湿箱中加热，温度40℃、湿度45%、加热时间16h，得到片状有机仿生材料；

（5）将上述步骤（4）制得的片状有机仿生材料利用切丝设备切成丝状有机仿生材料，丝状有机仿生材料的宽度为1mm；

（6）将丝状有机仿生材料以7根捆成草束；

（7）使用工装将吸波材料固定在自动点胶设备上，后将草束种植于吸波材料上；

（8）使用自动点胶设备将吸波材料和仿生材料复合，得到吸波仿生复合材料。

实施例3

（1）按重量份称取各组分原料，将8份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去离子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）将7份氯化锂、9份L-苹果酸， 6份醋酸， 6份氧化铬绿溶于上述聚乙烯醇溶液中，在温度为90℃的条件下，经过交联反应6小时，制成铸膜液；

（3）将步骤（2）中的铸膜液取出，置于烘箱中加热至100℃、1.5h促使聚乙烯醇交联再将抽真空脱泡后平铺于定制板上，抽真空脱泡具体包括：将铸膜液置于抽滤瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室温下密封静置，时间为24h；

（4）将定制板置于恒温恒湿箱中加热，温度40℃、湿度45%、加热时间16h，得到片状有机仿生材料；

（5）将上述步骤（4）制得的片状有机仿生材料利用切丝设备切成丝状有机仿生材料，丝状有机仿生材料的宽度为1mm；

（6）将丝状有机仿生材料以10根捆成草束；

（7）使用工装将吸波材料固定在自动点胶设备上，后将草束种植于吸波材料上；

（8）使用自动点胶设备将吸波材料和仿生材料复合，得到吸波仿生复合材料。

实施例4

（1）按重量份称取各组分原料，将5份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去离子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）将5份氯化钙、 7份食用苹果醋，5份醋酸，5份草丝黄溶于上述聚乙烯醇溶液中，在温度为80℃的条件下，经过交联反应6小时，制成铸膜液；

（3）将步骤（2）中的铸膜液取出，置于烘箱中加热至100℃、1.5h促使聚乙烯醇交联再将抽真空脱泡后平铺于定制板上，抽真空脱泡具体包括：将铸膜液置于抽滤瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室温下密封静置，时间为23h；

（4）将定制板置于恒温恒湿箱中加热，温度40℃、湿度45%、加热时间16h，得到片状有机仿生材料；

（5）将上述步骤（4）制得的片状有机仿生材料利用切丝设备切成丝状有机仿生材料，丝状有机仿生材料的宽度为1mm；

（6）将丝状有机仿生材料以8根捆成草束；

（7）使用工装将吸波材料固定在自动点胶设备上，后将草束种植于吸波材料上；

（8）使用自动点胶设备将吸波材料和仿生材料复合，得到吸波仿生复合材料。

本发明吸波仿生复合材料能够保证吸波仿生复合材料具有模拟植物外观；光谱反射和吸收雷达波特性从而达到兼具红外、光谱成像伪装、林地背景可见光伪装和雷达隐身的作用。