[发明专利]一种雷达与红外兼容隐身材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新材料领域，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

随着多谱段探测技术的迅速发展，单一功能隐身材料的使用受到了限制，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，要实现材料在雷达与红外隐身功能的一体化（也即相互兼容），还存在一定的矛盾，原因在于雷达隐身要求对电磁波的强吸收、低反射，而红外隐身要求低吸收、高反射。因此，如何解决这两者之间的矛盾，使两者协调统一，是实现雷达/红外兼容隐身的关键，也即成为国内外科技研究者的努力方向。

目前，对雷达与红外兼容隐身材料的研究主要集中于单一型和复合型两种。前者主要是通过一定的制备工艺（如掺杂等）调整材料的微观结构，从而使材料获得最佳的电磁参数，进而实现其在红外波段的高反射和雷达波段的高吸收，也即达到了雷达/红外兼容隐身的目的。这种单一型兼容隐身材料主要有导电高聚物、掺杂半导体以及纳米材料等。但是，针对这种技术途径的研究，总体而言还处于理论层面，离实际应用有一定的距离。而复合型兼容隐身材料的研究则主要是利用结构设计将雷达隐身功能层和红外隐身功能层相复合，且实现的关键在于复合后还要使材料的雷达和红外隐身功能保持不变或变化不大。因此，如何开发复合型的雷达与红外兼容隐身材料，这对于本领域技术人员来说更具有现实可行性和可操作性，然而，现有的复合型隐身材料不仅结构复杂、工艺繁琐，而且厚度较厚、隐身功能效果有待加强，这成为本领域技术人员需要进一步克服的技术障碍。

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、轻质、薄的雷达与红外兼容隐身材料，还提供一种工艺简单、可快速成型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，本发明采用的技术方案为一种雷达与红外兼容隐身材料，所述兼容隐身材料从上到下依次包括金属型容性频率选择表面层（MCFSS层）、中间介质层、电阻型容性频率选择表面层（RCFSS层）和介质基底层；所述金属型容性频率选择表面层和电阻型容性频率选择表面层均为矩阵式结构，所述金属型容性频率选择表面层选用的金属为具有低红外发射率的金属或其合金；所述中间介质层和介质基底层的介电常数为3～10（特别优选3～6），介电损耗为0.01～0.50（特别优选0.01～0.04）。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，所述金属型容性频率选择表面层选用的金属为红外发射率较低的金属，优选金、银、铜或铂。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，各层优选的厚度参数如下：所述金属型容性频率选择表面层的厚度t3为0.01mm～0.02mm；所述中间介质层的厚度t2为0.1mm～0.2mm；所述电阻型容性频率选择表面层的厚度t1为0.015mm～0.02mm；所述介质基底层的厚度t为1.5mm～2.8mm。虽然对各层厚度的限制并不完全都是必须的，但在保证隐身效果的前提下，材料的厚度越小越具有技术优势，因为厚度增加，材料的重量势必增加，这对一些对重量的要求以克计算的特殊应用部位或构件来说，这将变得非常不利。另外，材料的成本也会相应的增加，材料的可适用性也就相应变差。本发明前述的厚度取值充分考虑了兼容隐身材料总厚度、各层性能参数及各层厚度的相互关系，虽然部分参数并不是实现本发明技术效果所必须的，但其也是本发明反复实验后的最优化的改进。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，具有矩阵式结构的所述电阻型容性频率选择表面层的周期单元尺寸a优选为12.4mm～17.73mm，其周期单元尺寸的比例系数x优选为0.58～0.74。作为进一步的优选，设具有矩阵式结构的所述金属型容性频率选择表面层的周期单元尺寸为b，且设n=a/b，则n=6～12。所述金属型容性频率选择表面层的周期单元尺寸b的比例系数y优选为0.6～0.9。通过对功能层的尺寸大小进行优化设计，可以更好地强化RCFSS和MCFSS的耦合效果，进而提升雷达隐身性能和红外隐身效果。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，所述电阻型容性频率选择表面层的方阻Rs为20Ω/□～180Ω/□。

上述的雷达与红外兼容隐身材料中，优选的，所述介质基底层的介电常数Er1为3～10（特别优选4～6），介电损耗tanδ1为0.01～0.50（特别优选0.01～0.03）。而所述中间介质层的介电常数Er2可以为3～10，介电损耗tanδ2可以为0.01～0.50。只要满足前述介电常数和介电损耗要求的材料均可作为本发明的介质材料，例如可采用树脂基复合材料等，两层介质材料的性质和参数甚至可以完全相同。