[发明专利]一种基于3D打印技术的吸波梯度材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于3D打印技术的吸波梯度材料的制备方法，属于吸波涂层材料领域。所述吸波梯度材料为层状堆叠结构，其磁导率(μ_r)和介电常数(ε_r)在厚度方向上逐渐减小，在与空气接触的最后一层达到最小，所述吸波梯度材料由纳米吸收剂和聚合物组成，所述纳米吸收剂均匀分散在聚合物内部。本发明通过将纳米吸收剂均匀分散在聚合物内部，在不影响吸波性能的前提下增大了吸波材料的耐候性；同时，本发明通过阻抗匹配原理选取电磁参数梯度减小的材料，增大了电磁波入射到材料中的比例，同时增强了材料对电磁波的吸收效果。

技术领域

本发明涉及吸波涂层材料领域，具体涉及一种基于3D打印技术的吸波梯度材料及其制备方法。

背景技术

科技发展的日新月异使得大量先进的电子产品，电气设备进入人们的生活、生产、国防军事以及商业应用中，一方面，先进的电子产品和电气设备为人们的生活提供了极大的便利；另一方面电子产品和电气设备在使用过程中也产生了电磁污染，进而对人们的身心健康造成了极大的威胁。在军事领域，随着雷达技术的飞速发展，传统吸波材料(铁氧体、碳化硅、石墨)等由于吸收频带窄、密度大等缺点，已经不能实现对飞行器的有效隐身。因其开发具有“薄、轻、宽、强”的吸波材料，并将其应用于军事领域，可以提高飞行器被雷达的探测几率，有效提高飞行器在战争中的生存概率。以隐身涂层为例，涂料本身的特点决定了施工难度较大，涂层厚度均一性难以控制；而涂层厚度较大时，由于大量溶剂挥发残留的气孔容易引起涂层开裂，将使得隐身涂层的力学性能难以满足实际要求。

与传统工艺相比，3D打印技术是新型的一种材料加工技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。该技术的出现使得在微观尺度上精准调控材料的组成和结构得以实现，从而为进一步精准调控材料的性能提供了可能。该技术不需要溶剂，可以直接在目标结构表面打印成型，分子层级的结合使膜基之间的力学性能更高，并且可以实现亚微米级尺度内电磁参数的精细调节，从而在更薄的厚度下实现宽频段吸波。

专利申请201710537669.8公开了一种3D打印各向异性微波吸收体及其制备方法，该微波吸收体采用具有易面各向异性的磁粉制备，包括易面磁晶各向异性的稀土金属间化合物材料。该方法在吸波材料制备方法与本发明有相似之处，但其为均质吸波材料，与自由空间的阻抗匹配较差。

周丁等在文章《3d打印技术制备结构吸波材料及其性能研究》中，将3D打印技术应用于制备结构吸波材料，选用塑料基材加入一定量的吸收剂制备成混合粉末，用SLS(选区激光烧结)方式制备出螺钉与螺帽结构。然而该文章中制备的材料与空气直接接触，其阻抗匹配很差，导致其有大量的电磁波反射回空气中，且螺钉与螺帽结构不适合大面积涂装，给实际应用带来了困难。

综上，现有的3D打印积水制备吸波材料的方法中仍然存在吸收频带窄、密度大，制备的吸波材料与自由空间的阻抗匹配差等问题，为此，有必要研究一种新的基于3D打印技术的吸波梯度材料及其制备方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种基于3D打印技术的吸波梯度材料及其制备方法，本发明通过阻抗匹配原理选取电磁参数梯度减小的材料，制备的梯度吸波材料不仅增大了电磁波入射到材料中的比例，还增强了材料对电磁波的吸收效果，同时，本发明方法制备的梯度吸波材料具有吸收强度高、重量轻、厚度薄等特点，且本发明工艺简单、安全可靠、操作方便。

本发明的目的之一是提供一种基于3D打印技术的吸波梯度材料的制备方法。

本发明的目的之二是提供一种吸波梯度材料。

本发明的目的之三是提供基于3D打印技术的吸波梯度材料的制备方法及吸波梯度材料的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种基于3D打印技术的吸波梯度材料的制备方法，包括如下步骤：