本发明涉及吸波材料领域，公开了一种用于智能汽车雷达的吸波层及制备方法。
背景技术：
随着科学技术的进步，电磁技术的应用给社会创造了物质文明，但也把人们带进一个充满电磁辐射的环境里。恶化的电磁环境产生的电磁干扰（emi）不仅对人们日常的通信、计算机与各种电子系统造成危害，而且会对人们身体健康带来威胁。因此，对电磁辐射污染的治理势在必行。目前，国内外防止电磁辐射污染的方法主要有两种：一是距离保护；二是利用吸波材料。其中利用吸波材料时目前最为常用的技术方法。所谓吸波材料，指能吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量，从而减少电磁波的干扰的一类材料。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。吸波材料在设计时，要考虑两个问题：电磁波遭遇吸波材料表面时，尽可能完全穿过表面，减少反射；在电磁波进入到吸波材料内部时，要使电磁波的能量尽量损耗掉。其应用范围正在不断扩大。吸波材料应用使得电子化汽车、电动汽车变得更先进、更安全、更符合环保的要求。用吸波材料制作的微波暗室可广泛的应用于电子设备的干扰、雷达或通信设备的天线导。目前较为成熟的吸波材料结构包括salisbury屏、dallenbach屏、jaumman吸波体、多层匹配结构等。其中salisbury吸收体吸收频段窄；dallenbach吸收体受目前材料电磁参数频散效应的限制，难以实现宽频吸收；jaumann吸收体设计简单，吸收频段宽，但材料厚度较大是其主要缺陷；多层匹配吸波材料吸收频段宽，但是设计难度大，并且具有不同介电性能的材料制备较为困难，近年来研究发现，蜂窝结构吸波材料吸收频带宽、吸收性能强、结构密度小，而且与其它材料复合后具有一定的强度和刚度。中国发明专利申请号201610166422.5公开了一种蜂窝结构雷达吸波材料及其制备方法，其中制备方法包括：将蜂窝芯置于稀释后的功能化石墨烯浆料中浸泡，然后进行固化处理，得到第一至第三吸波蜂窝；依次将第一吸波蜂窝、第二吸波蜂窝和第三吸波蜂窝粘结在一起，得到蜂窝结构，然后对蜂窝结构进行固化处理；在蜂窝结构的上表面和下表面分别覆盖一层pmi蒙皮层，然后进行固化处理；在下表面pmi蒙皮层的下方粘结金属基底反射层，然后进行固化处理，得到蜂窝结构雷达吸波材料。该发明的成本低、制备方工艺简单且操作方便、易于实现工业化生产，制得的产品性能可靠，质量稳定，不仅能够使雷达吸波材料具备宽频隐身性能，而且可以作为结构承载件直接应用到需要力学承载的武器装备中。中国发明专利申请号201621453503.5公开了一种角锥蜂窝结构吸波材料，该吸波材料包括角锥体和基座，角锥体为内外复合层结构，内层为蜂窝基体层，蜂窝基体层呈连续六边形形成的蜂窝状，蜂窝壁上有阻燃吸收剂层；角锥体的外层为聚酯面板层；基座由蜂窝基体层和其外表的蒙皮层构成。主要是利用覆板蜂窝吸波材料切割成特定的锥片形状，每四片用胶粘剂粘结成正四面角锥体结构。把角锥按矩阵粘贴在表面覆盖蒙皮的吸波蜂窝板上，蜂窝吸波材料被聚酯面板包覆，不掉粉掉渣、环保易清洁；聚酯面板不易吸潮，且有一定的刚度和强度，保护蜂窝材料不易变形。根据上述，现有方案中用于吸波材料制备较为常用的方法是在复合材料中添加雷达吸收剂实现其吸波性能，吸收剂的添加会导致复合材料力学性能的恶化以及密度增加等不良影响，并且材料吸波性能的稳定性也难以保证，其中，本发明提出了一种用于智能汽车雷达的吸波层及制备方法，可有效解决上述技术问题。技术实现要素：目前应用较广的吸波材料普遍存在吸收频带窄、吸收性能弱的问题，同时自身材料的强度和刚度低，致使吸波性能不稳定。为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种用于智能汽车雷达的吸波层，其特征在于：所述吸波层为多功能层叠加型结构，依次包括第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层与反射层；所述第一蜂窝层的构架由聚丙烯纤维和玻璃纤维构成，厚度为50~100μm；所述吸收层由碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料构成，厚度为100~300μm；所述第二蜂窝层的构架由聚丙烯纤维和玻璃纤维构成，厚度为50~100μm；所述反射层为导电银涂层，厚度为20~100nm。一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维构架浸入吸波分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；（2）将聚丙烯纤维和玻璃纤维构架浸入吸波分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第二蜂窝层；（3）将聚酰亚胺与碳纤维分散均匀，压延，制成吸收层；（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层铺在模具中，采用热模压工艺制备成复合材料；（5）在第二蜂窝层下表面刷涂导电银浆，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。步骤（1）所述吸波分散液为石墨烯、石墨、炭黑、碳纤维或碳纳米管的分散液。质量浓度为8%。步骤（3）所述热模压工艺的温度为70~80℃，压力为0.08-0.1mpa。步骤（1）、步骤（2）所述聚丙烯纤维和玻璃纤维构架由聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压而成。步骤（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层。本发明通过将吸波材料制备成蜂窝夹层结构，利用蜂窝结构使得电磁波在蜂窝结构中多次折射、吸收，最大限度的增加电磁波的损耗，使得吸波材料的吸波效果更宽、更强。同时该材料还有较好的强度和模量。本发明提供了一种用于智能汽车雷达的吸波层及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了将吸波材料制成蜂窝状制备用于智能汽车雷达的吸波层的方法。2、通过将吸波材料制备成蜂窝夹层结构，利用蜂窝结构使得电磁波在蜂窝结构中多次折射、吸收，最大限度的增加电磁波的损耗，得到的吸波材料的吸收频带宽、吸收性能强，吸收效果稳定。3、本发明通过将蜂窝状色吸波材料与其他材料通过热模压得到的复合材料，具有较好的强度和刚度。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。实施例1一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为50μm；（2）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为100μm；（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层；厚度为300μm。（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层铺在模具中，采用热模压工艺制备成复合材料；热模压工艺的温度为70~80℃，压力为0.08mpa。（5）在第二蜂窝层下表面刷涂导电银浆，导电银涂层，厚度为20nm，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。实施例1制得的吸波层，其吸收频带宽范围、最小反射率、反射率范围、拉伸强度及缺口冲击强度如表1所示。实施例2一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为80μm；（2）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为100μm；（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层；厚度为200μm。（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层铺在模具中，采用热模压工艺制备成复合材料；热模压工艺的温度为70~80℃，压力为0.1mpa。（5）在第二蜂窝层下表面刷涂导电银浆，导电银涂层，厚度为50nm，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。实施例2制得的吸波层，其吸收频带宽范围、最小反射率、反射率范围、拉伸强度及缺口冲击强度如表1所示。实施例3一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为60μm；（2）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为80μm；（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层；厚度为100μm。（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层铺在模具中，采用热模压工艺制备成复合材料；热模压工艺的温度为70~80℃，压力为0.08mpa。（5）在第二蜂窝层下表面刷涂导电银浆，导电银涂层，厚度为50nm，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。实施例3制得的吸波层，其吸收频带宽范围、最小反射率、反射率范围、拉伸强度及缺口冲击强度如表1所示。实施例4一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为50μm；（2）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为50μm；（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层；厚度为100μm。（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层铺在模具中，采用热模压工艺制备成复合材料；热模压工艺的温度为70~80℃，压力为0.08mpa。（5）在第二蜂窝层下表面刷涂导电银浆，导电银涂层，厚度为80nm，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。实施例4制得的吸波层，其吸收频带宽范围、最小反射率、反射率范围、拉伸强度及缺口冲击强度如表1所示。实施例5一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为100μm；（2）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为50μm；（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层；厚度为100μm。（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层铺在模具中，采用热模压工艺制备成复合材料；热模压工艺的温度为70~80℃，压力为0.08mpa。（5）在第二蜂窝层下表面刷涂导电银浆，导电银涂层，厚度为100nm，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。实施例5制得的吸波层，其吸收频带宽范围、最小反射率、反射率范围、拉伸强度及缺口冲击强度如表1所示。对比例1一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为50μm；（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层；厚度为100μm。（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层采用热模压工艺制备成复合材料；热模压工艺的温度为80℃，压力为0.08mpa。（5）在吸收层下表面刷涂导电银浆，导电银涂层，厚度为100nm，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。对比例1没有设置第二蜂窝层。对比例1制得的吸波层，其吸收频带宽范围、最小反射率、反射率范围、拉伸强度及缺口冲击强度如表1所示。对比例2一种用于智能汽车雷达的吸波层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为50μm；（2）将聚丙烯纤维和玻璃纤维以质量比1:1分散均匀热压形成聚丙烯纤维和玻璃纤维构架，浸入质量浓度为8%的石墨烯分散液，吸附吸波材料，取出，干燥形成第一蜂窝层；厚度为100μm；（3）将聚酰亚胺与碳纤维以质量比1:3分散均匀，压延，制成吸收层；厚度为50μm。（4）由上向下依次将第一蜂窝层、吸收层、第二蜂窝层铺在模具中，采用热模压工艺制备成复合材料；热模压工艺的温度为70~80℃，压力为0.08mpa。（5）在第二蜂窝层下表面刷涂导电银浆，导电银涂层，厚度为20nm，烘干，制得用于智能汽车雷达的吸波层。对比例2将吸收层减薄。对比例2制得的吸波层，其吸收频带宽范围、最小反射率、反射率范围、拉伸强度及缺口冲击强度如表1所示。上述性能指标的测试方法为：将本发明制得的吸波材料制成180mm×180mm的平板样品，按照gjb2038a-2011的标准，采用微波矢量网络分析仪测定各层复合材料在x波段及ku波段的复介电常数和复磁导率，选用nrl弓形法进行ram反射率测量，测量频率范围为1~40ghz，检测吸波材料的吸收频带宽范围、最小反射率及反射率范围。将本发明制得的吸波材料制成标准样条，采用液压万能试验机测定样条的拉伸强度，试验速度为500mm/min，测试3次求得平均值；再进行悬臂梁缺口冲击强度试验，缺口为a型，摆锤储能2.75j，测定样条的缺口冲击强度，测试3次求得平均值，均用以表征其强度。表1：性能指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5对比例1对比例2吸收频带宽（ghz）2~352~341~352~362~3710~2211~20最小反射率（db）-56.5-57.2-55.8-56.8-57.1-42.5-41.4反射率范围（db）<-10.3<-10.5<-11.3<-10.8<-10.6<-5.3<-4.6拉伸强度（mpa）25.526.425.425.726.518.217.9缺口冲击强度（kj/m2）19.419.219.319.619.514.414.2当前第1页12