[发明专利]一种吸波材料及其制备方法和在增材制造中的应用

说明书

本发明公开了一种吸波材料及其制备方法和在增材制造中的应用；该方法通过化学接枝的方法，将合成的具有吸波性能的Fe₃O₄/rGO粉末与硅烷偶联剂KH570进行接枝反应，得到K‑Fe₃O₄/rGO。在Fe₃O₄/rGO合成的过程中通过控制反应体系的酸碱环境，使Fe₃O₄/rGO中含有未被完全还原的羟基官能团，其与KH570的硅醇键进行键合，KH570接枝到Fe₃O₄/rGO表面。同时KH570中含有能够光引发的C＝C官能团，在加入到光固化树脂中时，经光照射后吸波剂与树脂交联密度增大，解决了吸波材料在增材制造过程中的光固化成型的问题。

【技术领域】

本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种吸波材料及其制备方法和在增材制造中的应用。

【背景技术】

目前，雷达隐身技术主要侧重于吸波材料的研究与开发，吸波材料指的是能够将入射的电磁波吸收并转化为其他形式的能量(如热能、电能和机械能)而几乎不发生反射的材料，按照成型工艺和承载能力，吸波材料的研究主要针对涂覆型吸波材料和结构型吸波材料。

雷达隐身材料大都采用涂覆型吸波材料，即将吸收剂(金属或合金粉末、铁氧体、导电纤维等)与粘合剂混合后涂覆于目标表面形成吸波涂层，来达到雷达隐身的效果。但涂覆材料密度大、不耐高温、吸波频带窄，且在工作过程中由于高温、高气流的冲刷以及振动等外界环境的影响使得涂层材料容易脱落，使其应用受到限制。结构型吸波材料是指将吸波剂分散在具有一定功能的结构材料中，可直接制成飞行器结构件，这样的吸波材料不仅具有吸波作用，还具有承载作用，并且可以充分利用结构进行设计，有利于拓宽吸收频带。同时结构型吸波材料可成型为各种形状复杂的部件。

吸波材料的吸波性能主要取决于材料的损耗机理，根据材料的损耗机理主要分为电损耗性与磁损耗性两大类。电损耗性材料包含非磁性金属粉末、石墨和导电高分子等。石墨烯的零带隙结构使之具备优异的电性能，作为介电损耗型吸波机制的石墨烯是材料当中强度最高的，热传导性最好，理论弹性模量达1.0TPa，断裂强度130GPa，其在吸波领域的应用也较为广泛；但当下单一损耗机理的吸波材料难以满足“轻、薄、宽、强”的性能要求，因此石墨烯基复合型吸波剂的研究成为现阶段电磁吸收的研究热点。其中石墨烯/铁氧体复合作为吸波剂的技术成熟，且性能良好。目前，结构型吸波材料产品的制造通常使用聚焦铁束粉、光刻以及电子束刻蚀等微纳加工技术和激光刻蚀技术，按照需要对设计的图案进行覆盖，传统采用的制备方法复杂而且成本高，尤其对于非周期或非平面结构的加工显得笨拙困难。

增材制造技术(3D打印技术)是一种通过材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，是自下而上、逐层累加的工艺，综合了数字建模技术、机电控制技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术。通过3D打印技术生产的零部件，不仅材质轻、强度和精度高，与传统制造技术相比，增材制造技术还具有柔性高、无模具、周期短、不受零件结构和材料限制等一系列优点。

但在增材制造吸波材料过程中，需将吸波剂加入到光固化树脂中，但是加入过程中，波照射在吸波材料表面具有一定的损耗，吸波剂加入到光固化树脂中时，由于其对光的吸收，使得光固化成型出现一定的难度，影响了吸波材料的制备。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种吸波材料及其制备方法和在增材制造中的应用。该材料通过将合成的具有吸波性能的Fe₃O₄/n-rGO粉末与硅烷偶联剂KH570进行接枝反应，得到K-Fe₃O₄/n-rGO，该材料在增材制造过程中解决了光固化成型的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：