一种超结构蜂窝复合吸波材料的制作方法

本发明涉及一种吸波材料，具体涉及一种蜂窝结构与超材料结构复合的吸波材料。

背景技术：

随着社会的不断进步，磁电材料得到了长足的发展。以此为基础的装备如探测为目的的雷达、主动追踪打击的制导导弹等的不断更新换代，已经彻底的改变了现代的战场。可以说没有一个与之相适应的隐身材料，我们的飞机、舰艇就相当于在敌人眼皮一览无余。

吸波材料按其成型工艺和承载能力，可分为涂覆型吸波材料和结构型吸波材料两大类。结构吸波材料具有承载和减小雷达反射截面的双重功能，它能减轻结构质量，提高有效载荷，使成本大为降低，并已获得广泛应用。蜂窝结构隐身材料是常用的结构隐身材料之一，其是由表面蒙皮，夹心吸波蜂窝层和底板以及后面的金属背底构成。透波蒙皮主要目的是让电磁波透过，进入结构材料内部，透波蒙皮有纤维增强树脂基复合材料构成，纤维可以是玻璃纤维、石英纤维、凯夫拉纤维、聚乙烯纤维；树脂基体可以是环氧树脂、氰酸酯树脂、不饱和聚酯树脂。吸波蜂窝起到吸收电磁波的作用，金属底板起到反射作用。蜂窝结构复合吸波材料兼具力学承载和隐身的功能。但是蜂窝隐身材料的隐身频段还不够宽，特别是在低频3ghz以下波段还存在较大的缺陷。目前弥补该缺陷的方法是把蜂窝厚度提高。

因此，为了在厚度不变的情况下，拓宽隐身的频段，实现宽频吸波，特别是低频吸波功能，本发明创造性的将超材料吸波体与蜂窝吸波材料相结合制备成超结构蜂窝复合吸波材料，通过超材料吸波体选择性吸波的功能实现超结构蜂窝复合吸波材料宽频的吸波性能及3ghz以下低频吸波。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超结构蜂窝复合吸波材料，该材料将超结构与吸波蜂窝进行结合，不仅可获得超宽的吸波频段、优异的吸波性能，也具有极佳的力学性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种超结构蜂窝复合吸波材料，主要由上层的透波蒙皮层、中间夹心的芳纶吸波蜂窝吸波层和底部的超材料吸波层组成，三层材料通过环氧树脂胶粘剂粘合，构成所述的蜂窝结构复合吸波材料。

进一步的，所述的芳纶吸波蜂窝层为浸渍有吸波剂的芳纶蜂窝；

进一步的，所述的超材料吸波层是在印刷电路板上制作有超材料阵列，所述的超材料阵列为由方块形、方框形、回字形或十字形的金属单元构成的阵列。其能够扩展吸波频段。

更进一步的，所述的超材料阵列中金属单元的边长为10mm～30mm，与相应的吸波波长相匹配，相邻金属单元的间距为1mm～5mm，起到电磁共振耦合的作用。

本发明所具有的有益效果是：

1、本发明的超结构蜂窝复合吸波材料采用独特的结构实现了超宽的吸波频段，传统的10mm厚的吸波蜂窝只能吸收4ghz以上的电磁波，而本发明的超结构蜂窝复合吸波材料在同等厚度下可将原来蜂窝结构吸波材料的吸收频段往低频拓展到2ghz。

2、本发明将超材料吸波体与蜂窝吸波材料相结合，超材料是阵列结构的吸波材料，其能够通过共振效应或者其他效应对电磁波进行调控，具有选择性吸收电磁波的功能。本发明中可以通过改变金属单元的形状、尺寸和间距实现选择性吸波，如采用方块形超材料时可在3.2ghz出现吸收峰，当采用十字形超材料时在3.5ghz出现吸收峰。

3、蜂窝结构材料通常是飞行器的轻质结构材料，主要起到力学承载的功能，将蜂窝结构材料制备成吸波材料能够实现结构-隐身一体化的功能。超结构蜂窝复合吸波材料能够解决这一问题，既具有优异的宽频/低频吸波性能也具有优异的力学承载能力。

附图说明

图1方块形超结构蜂窝复合吸波材料结构图。

图2方块形超结构蜂窝复合吸波材料侧视图。

图3方块形超结构蜂窝复合吸波材料俯视图。

图4回字形超结构蜂窝复合吸波材料俯视图。

图5方块形超结构蜂窝复合吸波材料的吸波反射率曲线。

图6十字形超结构蜂窝复合吸波材料的吸波反射率曲线。

图中：1、透波蒙皮层；2、芳纶吸波蜂窝层；3、超材料吸波层；4、金属背板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1

(1)按质量份称取吸波剂25份、环氧树脂及固化剂40份、酚醛树脂35份加入适量稀释剂混匀制成吸波浆料，均匀浸渍在芳纶蜂窝表面，低温60度烘干，高温130度固化。重复上述操作数次，得到芳纶吸波蜂窝；

(2)以印刷电路板的方式，在1.1mm厚的环氧树脂板上印刷上超材料阵列，超材料阵列是由边长为10mm的铜方块构成的阵列，阵列中铜方块间距为1mm，制得超材料吸波层；

(3)将透波蒙皮层、芳纶吸波蜂窝、超材料吸波层、金属背板按顺序用环氧树脂胶粘剂粘合。得到蜂窝结构与超材料结构复合的吸波材料。

实施例2

(1)按质量份称取吸波剂15份、环氧树脂及固化剂100份加入适量稀释剂混匀制成吸波浆料，均匀浸渍在芳纶蜂窝表面，低温60度烘干，高温120度固化。重复上述操作数次，得到芳纶吸波蜂窝；

(2)以印刷电路板的方式，在2mm厚的环氧树脂板上印刷上超材料阵列，超材料阵列是由边长为30mm的铜质的回字形单元构成的阵列，阵列中单元外边长为30mm，里面方块边长为15mm，阵列中单元间距为3mm；

(3)将透波蒙皮层、芳纶吸波蜂窝、超材料吸波层、金属背板按顺序用环氧树脂胶粘剂粘合。得到蜂窝结构与超材料结构复合的吸波材料。

实施例3

(1)按质量称表面活性剂处理过的吸波剂10份、酚醛树脂100份加入适量稀释剂混匀制成吸波浆料，均匀浸渍在芳纶蜂窝表面，低温烘干，高温固化。重复上述操作数次，得到所需的吸波蜂窝。

(2)以印刷电路板的方式，在2.5mm厚的环氧树脂板上印刷上超材料阵列，阵列中单元为十字形，单元外边长为25mm，单元间距为2mm。

(3)将蒙皮透波层、蜂窝结构层、超材料吸波层、金属背板按顺序用环氧树脂胶粘剂粘合。得到蜂窝结构与超材料结构复合的吸波材料。

本发明将超材料吸波体与蜂窝吸波材料相结合，实现了选择性吸收电磁波，如图5、6，图5为方块形超结构蜂窝复合吸波材料的吸波反射率曲线，其在3.2ghz出现吸收峰，图6为十字形超结构蜂窝复合吸波材料的吸波反射率曲线，其在3.5ghz出现吸收峰。本发明的复合吸波材料还获得了超宽的吸波频段和低频吸波功能。

技术特征：

1.一种超结构蜂窝复合吸波材料，其特征在于，包括由透波蒙皮层、芳纶吸波蜂窝层和超材料吸波层构成的三层夹心结构，所述的三层材料之间通过环氧树脂胶粘剂粘合。

2.根据权利要求1所述的超结构蜂窝复合吸波材料，其特征在于，所述的芳纶吸波蜂窝层为浸渍有吸波剂的芳纶蜂窝。

3.根据权利要求1所述的超结构蜂窝复合吸波材料，其特征在于，所述的超材料吸波层是在印刷电路板上制作有超材料阵列，所述的超材料阵列为由方块形、方框形、回字形或十字形的金属单元构成的阵列。

4.根据权利要求3所述的超结构蜂窝复合吸波材料，其特征在于，所述的超材料阵列中金属单元的边长为10mm～30mm，与相应吸波波长相匹配，相邻金属单元的间距为1mm～5mm，起到电磁共振耦合作用。

技术总结
本发明公开了一种超结构蜂窝复合吸波材料，涉及吸波材料技术领域，具体为蜂窝结构与超材料复合的吸波材料,主要由上层的透波蒙皮层、中间夹心的芳纶吸波蜂窝吸波层和底部的超材料吸波层组成，三层材料通过环氧树脂胶粘剂粘合。所述的超材料吸波层是在印刷电路板上制作有超材料阵列，所述的超材料阵列为由方块形、方框形、回字形或十字形的金属单元构成的阵列。本发明创造性的将超材料吸波体与蜂窝吸波材料相结合，通过超材料吸波体选择性吸波的功能实现超结构蜂窝复合吸波材料宽频的吸波性能及低频吸波功能。

技术研发人员：李旺昌;许燎原;车声雷;应耀;余靓;乔梁;郑精武
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2019.12.13
技术公布日：2020.05.01