[发明专利]雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于玻璃钢的复合材料及其制备方法，尤其涉及一种雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法。

背景技术

随着多谱段侦察技术的迅速发展，单一功能的隐身材料的使用受到限制，多波段兼容隐身材料，尤其是雷达与红外兼容隐身材料，已成为隐身材料研究的发展方向。然而，雷达隐身材料要求在雷达波段具有较低的反射率，而红外隐身材料要求具有红外高反射特性，这种矛盾给雷达与红外兼容隐身材料的制备带来了较大的困难。

目前研究的雷达与红外兼容隐身材料主要分为单一型和复合型两种，前者主要包括导电高聚物、掺杂氧化物半导体和纳米材料等，此类材料虽然可以实现隐身材料“薄、轻、宽、强”的要求，但存在以下不足：1)均为单层材料，介电性能难以调控，雷达吸收频段较窄；2)红外发射率一般较高，较难满足红外隐身要求；3)主要集中在理论研究，实际制备存在一定的难度。而雷达与红外兼容隐身复合型材料主要是指在雷达隐身材料表面制备红外隐身功能层，实现的关键在于该红外隐身功能层要同时具有雷达高透过和红外高反射特性，常用的红外隐身功能层有低发射率涂料和金属薄膜，但二者均会对底层雷达吸波材料的雷达吸波性能带来不利影响，难以较好的实现雷达与红外隐身兼容。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、制作方便的雷达与红外兼容隐身材料，还相应提供一种工艺步骤简单、投入小、可成型大规模复杂构件的雷达与红外兼容隐身材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种雷达与红外兼容隐身材料，所述兼容隐身材料主要是由雷达吸波结构层与红外隐身功能层复合组成，所述雷达吸波结构层为玻璃纤维增强的玻璃钢复合材料制成，所述红外隐身功能层为一容性频率选择表面(简称CFSS)。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，所述容性频率选择表面的单元周期优选为0.36mm～0.8mm、缝隙宽度为0.08mm～0.12mm。通过采用该优选的容性频率选择表面，其红外发射率可控制在0.40～0.53。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，所述雷达吸波结构层的介电常数优选控制在3～5。

为了使上述雷达吸波结构层的介电常数控制在优选的3～5，一种优选的改进方案为：在所述雷达吸波结构层的中部设置一层电阻片，所述电阻片的方阻为100Ω/□～130Ω/□。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，所述雷达吸波结构层的厚度优选为4.5mm～5.5mm，所述电阻片距雷达吸波结构层底层的距离优选为2.2mm～3.5mm。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的雷达与红外兼容隐身材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过PCB工艺制备所述的容性频率选择表面；

(2)通过丝网印刷工艺用导电碳浆在拟定的玻璃纤维平纹布上制备一层电阻片；

(3)以环氧树脂为基材，以附着有电阻片的上述玻璃纤维平纹布为增强材料，通过采用常规的树脂成型工艺(例如手糊、树脂传递模塑、真空浸渍成型工艺等)制备一玻璃纤维增强的玻璃钢复合材料，并以此作为雷达吸波结构层；

(4)通过固化成型，使所述容性频率选择表面依附的玻璃钢基板复合叠加到雷达吸波结构层上，制得雷达与红外兼容隐身材料。

本发明的上述技术方案是首先对CFSS的单元尺寸与红外发射率和雷达透过率的关系进行研究，得出具有较低红外发射率和较高雷达透过率所需的CFSS单元尺寸，然后将PCB工艺制备的CFSS复合在常规树脂成型工艺制备的玻璃钢吸波结构上，再进行建模，并利用基于单纯形法的优化设计软件对制得的兼容隐身材料的吸波性能进行反复的优化，最终确定出兼容隐身材料的各项技术参数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过在玻璃钢吸波结构表面复合容性频率选择表面，制备得到一种基于CFSS的雷达与红外兼容隐身材料(树脂基复合材料)，该兼容隐身材料利用表层容性频率选择表面的频率选择特性，实现了红外波段高反射和雷达波段高透过的双工特性，实现了宽频吸波性能和较低红外发射率的统一，解决了现有雷达与红外隐身兼容性较差的问题。

本发明的兼容隐身材料结构相对简单，制备工艺相对成熟，通过对现有常规工艺和设备进行组合即可实现本发明兼容隐身材料制备，成本较低，易于规模化生产和应用。利用本发明的兼容隐身材料还可制备大型、复杂的构件，从而实现雷达与红外兼容隐身材料的实际应用。

附图说明

图1为本发明的雷达与红外兼容隐身材料结构示意图；其中：1、雷达吸波结构层；2、红外隐身功能层；3、电阻片。