[发明专利]耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法。

背景技术

迄今为止天线罩只有介质天线罩和金属(开窗)天线罩2种，介质天线罩的透明来自半波厚度的增透干涉效应，金属天线罩的透明来自于自由空间传播模式到波导模式的理想匹配，由于种种原因，上述两种天线罩均不能很好的实现良好的全向高透、宽频带、频率选择等特殊要求。

根据理论计算，在不同介电常数的陶瓷介质表面被覆金属层，通过对金属层的表面结构(人工谐振微结构)的设计与加工可实现对电磁波宽频带(或多个频点)、大角度范围内的高透过率，即实现电磁波的频率选择。国内外各科研机构已基本完成谐振隧穿理论研究、平面金属谐振结构等效介质理论研究等工作，因此，频率选择表面结构功能一体化材料的研制将极大的提高天线罩、天线窗等电磁介质元器件的性能，在军工、民品领域均具有广泛的应用前景。

目前资料报道的频率选择表面通常以金属铜、银、铝等作为谐振结构层，这些谐振结构通过印刷电路板工艺、光刻镀膜工艺、丝网印刷工艺等附着于聚酰亚胺等柔性膜上，通过裁剪贴敷于天线罩的内表面。随着导弹飞行速度的提高，对透波频带宽度及隐身性能的要求，频率选择表面不仅应用于天线罩的内表面，还需要应用于外表面，因此，柔性膜结构的耐温性能将不能满足使用的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温频率选择表面透波材料，耐高温、频带展宽、带外抑制以及大入射角高透过率；本发明同时提供了耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，科学合理、简单易行。

本发明所述的耐高温频率选择表面透波材料是以耐高温陶瓷基体为载体，具有谐振结构的频率选择表面附着于耐高温陶瓷基体表面上。

所述的频率选择表面的材料为耐高温导电陶瓷或耐高温导电金属，耐高温导电陶瓷或耐高温导电金属具有1×10⁶S/m以上的电导率。

所述的耐高温导电陶瓷为TiB₂或TiN。

所述的耐高温金属为铂、钨或钼中的一种。

所述的耐高温陶瓷基体的材料为多孔氮化硅陶瓷材料。

本发明所述的耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，步骤如下：

(1)陶瓷基体：按照陶瓷原料处理-成型-烧成的制备工艺进行陶瓷基体的制备，根据设计要求的形状尺寸进行加工，加工完毕进行清洗，除去加工带入的杂质，备用；

(2)频率选择表面：按照设计的频率选择表面的谐振结构形状和尺寸精度，通过磁控溅射、真空蒸镀或丝网工艺在陶瓷基体表面进行频率选择表面的制备；

(3)频率选择表面透波材料：按照设计的多层结构，将制备的具有频率选择表面的陶瓷基体通过耐高温无机粘结剂粘结在一起，即得。

步骤(3)中所述的无机粘结剂为磷酸二氢铝粘结剂。

该透波材料由耐高温陶瓷基体和频率选择表面组成，通常由两层陶瓷基体、三层频率表面相互叠加在一起组成，电磁波通过频率选择表面的作用提高入射电磁波的透过率或阻止电磁波的透过，达到控制电磁波传输特性，实现带内高透过率、带外抑制的隐身效果。

本发明所述的耐高温频率选择表面透波材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)陶瓷基体：按照陶瓷原料处理-成型-烧成的制备工艺进行陶瓷基体的制备，根据设计的形状尺寸及精度进行加工，加工完毕进行清洗，备用；

(2)频率选择表面FSS：①磁控溅射或真空蒸镀工艺：按照设计的FSS谐振结构形状和尺寸精度进行掩膜的加工制备；将掩膜与陶瓷基体组装在一起，放入磁控溅射炉内在陶瓷基体上进行FSS谐振结构的制备，或在陶瓷基体表面进行整体磁控溅射或真空镀膜后，通过激光刻蚀加工出所需要FSS结构，制备出陶瓷基体FSS复合材料；②丝网印刷工艺：按照设计的FSS谐振结构形状和尺寸精度进行印刷网版的制备，在陶瓷基体上印刷FSS谐振结构，制备陶瓷基体FSS复合材料。

(3)对制备的具有谐振结构的陶瓷基体FSS通过耐高温无机粘结剂粘结在一起，即得。

本发明是制备一种耐高温频率选择表面材料，用于电磁波传输特性控制，实现常温及高温下对入射电磁波频带展宽和带外抑制以及大入射角高透过率。该耐高温导电频率选择表面层具有耐1200℃以上的温度，在常温和高温下对入射电磁波具有控制传输特性的作用，实现电磁波的完全透射或反射，应用于天线罩等透波材料提高其常温及高温透波性能，并具有隐身性能。