[发明专利]一种与偏振无关的高性能可调谐复合型微波吸收材料

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及复合微波吸收材料领域。

背景技术

微波吸收材料是雷达隐身技术发展的关键，目前世界各军事大国正在争先恐后地开发 各种新型微波吸收材料。但无论是国内外应用多年的炭黑、铁氧体、金属微粉、多晶铁纤 维，还是近年来发展的以纳米材料为代表的新型微波吸收剂，仍存在隐身频带窄、吸波能 力不够强、涂层较厚而且面密度较大等问题。

发明内容

本发明旨在提供一种可显著提高微波的吸收率，并使微波吸收频段向低频方向移动， 从而可以大大扩宽吸收带宽，且制作方法简单、成本低的复合微波吸收材料。

本发明通过如下方案实现：

见图1，在两微波吸收涂层1和3中间嵌入一圆形结构超常材料2，形成夹心结构，k 方向为电磁波入射方向。图2是圆形结构超常材料2的平面示意图，它是在无机非金属板 4的两面对称覆有多个圆形金属片单元5，金属片单元组成矩阵，相邻两个圆心之间的距 离6为4-16mm，圆形片5的半径为1-6mm。

为达到更好的吸收效果，所述金属片单元相邻两个圆心间的距离6优选6-12mm，圆 形片5的半径优选2-4mm。

无机非金属板可选择下材料中的一种：玻璃纤维板、特氟龙板、石英玻璃板。

为更好控制复合材料的整体厚度，圆形结构超常材料2厚度为0.1-0.6mm，金属片厚 度为0.01-0.05mm。

本发明中微波吸收涂层中的主要成份——微波吸收剂，可以选择以下现有公知的材料 中的一种：过渡金属/石墨纳米复合材料、过渡金属-石墨层间化合物、炭黑、铁 氧体、金属微粉、多晶铁纤维、羰基铁粉。

本发明所述的超常材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合 结构或复合材料，通过在材料关键物理尺度上的结构有序设计，可突破某些表观自然规律 的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超常材料具有许多独特、 新颖的物理性质，如负的折射率、反常的Cerenkov效应、逆的Doppler效应等，这些奇异 的特性并不是由物质内在的物理特性决定的，而是与其尺寸、结构、排列情况以及形状等 宏观因素密切相关。

本发明方案的复合材料可通过以下方法制备得到：

首先在无机非金属纤维板上通过现有技术中的印刷、光刻等方式将其两面覆上圆形 金属片单元，达到设计的要求，制作成对称的圆形结构超常材料；之后，将微波吸收剂、 粘结剂和固化剂按一定比例调配而成的微波吸收浆料均匀喷涂在在起支撑作用的铝板上， 以形成微波吸收涂层；之后将上述圆形结构超常材料放置于第一微波吸收涂层上，最后再 将微波吸收浆料均匀喷涂在超常材料表面，由此制作得到夹心结构的复合微波吸收材料。

与现有普通微波吸收材料相比，本发明具有最大的优点就是在材料厚度增加很小的情 况下，仍可显著提高微波的吸收率，并使微波吸收频段向低频方向移动，从而可以大大扩 宽吸收带宽。同时，本发明涉及的微波吸收材料的吸收性能与入射电磁波的偏振方向无关， 并且可通过改变圆片的直径与间距调节其吸收率。另外本发明方案的材料制备工艺非常简 单、成本低。

附图说明

图1：本发明方案复合材料的截面示意及相对的电磁波入射方向和电场强度方向示意图

图2：圆形结构超常材料平面示意图

图3：实施例1的各材料的频率-反射损耗对比曲线

图4：实施例2的各材料的频率-反射损耗对比曲线

具体实施方式

实施例1

首先是以印刷方式在玻璃纤维板4的正反两面覆上圆形铜片5，金属片单元组成矩阵， 圆形铜片的半径为2mm，相邻两个圆心之间的距离6为5mm，金属片厚度为0.01mm，超常 材料的厚度为0.35mm。制作得到了圆形结构超常材料。

将微波吸收剂羰基铁粉与粘结剂环氧树脂按质量比为1∶3的比例充分混合均匀，再加 入适量的固化剂，充分混合均匀制得微波吸收浆料，将该浆料喷涂在支撑铝板上，并固化 成膜，得到微波吸收涂层1，控制涂层厚度为1.65mm；然后在上述微波吸收涂层1的外表面 放置的圆形超常材料2，再将微波吸收剂羰基铁粉与粘结剂环氧树脂按质量比为1∶3的比 例充分混合均匀后喷涂超常材料表面上，得到微波吸收涂层3，涂层厚度控制在0.3mm，由 此形成了夹心结构的复合微波吸收材料；