专利名称：一种梯度物理波透波材料的制作方法
技术领域：
本发明属于电磁材料实验设计与制备技术领域，涉及到一种梯度物理波透波材料 设计与制备方法。
背景技术：
目前许多现有的电子设备，发射性不好，发射信号不强，信号的传输存在很大的耗 散，现有的物理波透波材料尚不能满足实际需求。实际应用的透波材料种类主要有有机 高分子透波材料、铁氧体透波材料。各种透波材料即有各自的优点又有缺点，有机高分子透 波材料使用较早，应用广泛，工艺简单，价格低廉，但其热稳定性不好，电子设备容易发热， 长时间工作易变形，长期使用影响其性能；铁氧体透波材料使用方便，透波能力强，但成本 较高，且透波频段窄，长时间使用可靠性差。鉴于物理波在空气中多次反射，已经造成许多 现有电子设备物理波透波能力差，发射性能不好，发射信号不强，因此迫切需要一种设计简 单、工艺可行、透波频段宽且成本低的梯度物理波透波材料作为电子设备的保护和承载材 料，以提高电子设备的发射性能，信号强度和承载水平。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有电子设备用的物理波透波材料发射性能不好，发 射信号不强、透波能力不强、透频段窄、质量大、成本高的缺点，提供一种透波能力强，透波 频段宽、质量轻、成本低的梯度物理波透波材料及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种梯度物理波透波材料，其特征是由 透波基体材料、粘接剂和吸波颗粒构成。吸波颗粒按梯度分布在透波基体材料中构成梯度 物理波透波材料。所述的粘接剂是由Al2O3和SiC组成，透波基体材料采用TiNi-TiN-AlN, 吸波颗粒由WC，TiC, Ni粉和Cu粉以及它们的混合粉。本发明还提供了一种梯度物理波透 波材料的制备方法，包括以下步骤a)将吸波颗粒按梯度分布在透波基体材料中；b)将不 同粒径和纯度的吸波颗粒加入上述透波基体材料中至分布均勻；c)将分布均勻的混合梯 度材料压入模具中，自蔓延方法至吸波颗粒按梯度分布；d)冷却固化，消除残渣毛刺，设计 制备出梯度物理波透波材料。在上述制备方法中选用的是M粉和Cu粉或上述粉体的混合 粉，使用前先在研磨机中研磨至粒径为0. 09 12 μ m,然后WC粉在氩气保护下，进行高温 淬火处理，其它粉体在氩气保护下进行高温烘干处理。选用的透波基体材料TiNi-TiN-AlN 的粒径在0. 29 16 μ m,颗粒密度为0. 006 0. 012g/mm3。上述步骤b中，可加入适当的 自蔓延催化剂使吸波颗粒分散均勻，自蔓延催佛剂与吸波颗粒的体积比为2 7。上述步骤 b中为加强透波基体材料的透波性能，对吸波颗粒进行预处理，具体的预处理方法为吸波颗 粒在丙酮和纯酒精中清洗，去除油污和残渣，随后将清洗过的吸波颗粒放入适量的粘接剂 中用自蔓延方法进行高温烘干备用；吸波颗粒在研磨机中研磨至粒径为0. 09 12 μ m，然 后WC粉在氩气保护下，进行高温淬火处理，其它粉体在氩气保护下进行高温烘干处理。上 述步骤c中自蔓延加压时，将试件均勻压至使吸波颗粒在透波基体材料中按梯度分布，从金属层的吸波颗粒——以小尺寸、高密度的颗粒为主，逐渐过渡到陶瓷层的吸波颗粒—— 以大尺寸、低密度的颗粒为主。本发明上述推荐方案的产品性能在106MHz 22GHz频段内测试，透波率估于 9. 8dB。本领域的工作人员可通过调整吸波材料和透波基体材料的种类、含量，获得具有不 同性能的本发明所述的梯度物理波透波材料。本发明的效果是提供了一种梯度物理波透波 材料及制备方法，该材料具有原料来源广泛，工艺简单，成本低，质量轻，透波能力强，热稳 定性好等特点。
图为根据技术方案制备的样品在106MHz 22GHz内物理波吸收效果图。 具体实施方案以下结合制备方案和附图详细说明本发明的具体实施方案。1.材料选择与预处理。本实施例选用Al2O3和SiC作为粘接剂，粒径为2. 2 μ m和 6. 3 μ m。TiNi-TiN-AlN为透波基体材料，吸波颗粒为WC，TiC, Ni粉和Cu粉，对吸波颗粒进 行预处理，将吸波颗粒放在摩尔浓度为11%的丙酮溶液中或纯酒精中去油去污，然后烘干 备用。Ni粉和Cu粉在研磨机中研磨至粒径500 SOOnm之间，然后在1100°C氩气保护下 进行高温烘干处理2小时。2.梯度透波材料的制备。TiNi-TiN-AlN的体积比为40%、30%、30%。自蔓延合 成中，合成前加入吸波颗粒和粘接剂，吸波颗粒、粘接剂和透波基体材料的体积比为10%、 5 %、85%。在混合材料自蔓延均勻后，压入500mmX 500mmX 26mm的模具中，然后置于烘干 机中烘干5小时。去除表面残渣2天后拆模，自然环境下放置33天，去毛刺、打磨后制得梯 度透波材料。该材料金属层的吸波颗粒由小尺寸高密度的颗粒为主，陶瓷层的吸波颗粒由 大尺寸低密度的颗粒为主。材料内部的吸波颗粒按照粒径大小成梯度分布。3.性能测试。将得到的试件在物理波暗室中用拱形反射法测试其在106MHz 22GHz频段内的物理波吸收性能。测试结果表明，该梯度透波材料在106MHz 22GHz的平 均透波率优于9. 8dB，其中优于IOdB的频段超过15GHz，体现出了良好的宽频透波性能，符 合透波材料轻、薄、宽、强的发展特点。
权利要求
一种梯度物理波透波材料，其特征是由透波基体材料、粘接剂和吸波颗粒构成。吸波颗粒按梯度分布在透波基体材料中构成梯度物理波透波材料。
2.梯度物理波透波材料的制备方法，其特征是该材料制备方法包括如下步骤a)将吸 波颗粒按梯度分布在透波基体材料中；b)将不同粒径和纯度的吸波颗粒加入上述透波基 体材料中至分布均勻；c)将分布均勻的混合梯度材料压入模具中，自蔓延方法至吸波颗粒 按梯度分布；d)冷却固化，消除残渣毛刺，设计制备出梯度物理波透波材料。
3.如权力要求书1所述的梯度物理波透波材料，其特征是透波基体材料采用 TiNi-TiN-AlN材料，粘接剂由Al2O3和SiC组成，吸波颗粒由WC，TiC, Ni粉和Cu粉组成。
4.如权力要求书2所述的一种梯度物理波透波材料的制备方法，其特征是吸波颗粒和 透波基体材料在使用前进行预处理。预处理方法为吸波颗粒在丙酮和纯酒精中清洗，去除 油污和残渣，随后将清洗过的吸波颗粒放入适量的粘接剂中用自蔓延方法进行高温烘干备 用；吸波颗粒在研磨机中研磨至粒径为0. 09 12 μ m，然后WC粉在氩气保护下，进行高温 淬火处理，其它粉体在氩气保护下进行高温烘干处理。
全文摘要
一种梯度物理波透波材料属于电子材料实验设计与制备技术领域，其特征是由透波基体材料、粘接剂和吸波颗粒组成，吸波颗粒按梯度分布在透波基体材料中构成梯度物理波透波材料。其设计制备方法包括如下步骤a)将吸波颗粒按梯度分布在透波基体材料中；b)将不同粒径和纯度的吸波颗粒加入上述透波基体材料中至分布均匀；c)将分布均匀的混合梯度材料压入模具中，自蔓延方法至吸波颗粒按梯度分布；d)冷却固化，消除残渣毛刺，设计制备出梯度物理波透波材料。本发明的效果是提供了一种梯度物理波透波材料的设计及制备方法，该材料原料来源广泛，工艺简单，可靠性强，透波能力强，热稳定性好。
文档编号C09K3/00GK101967365SQ20101027688
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者李永, 舒畅 申请人:北京理工大学