[发明专利]一种兼容耐温性能与力学性能的超宽频吸波结构及其制备方法

权利要求书

1.一种兼容耐温性能与力学性能的超宽频吸波结构，其特征在于，该超宽频吸波结构从外而内由无机抗氧化层(1)、陶瓷基复合材料层Ⅰ(2)、气凝胶层(3)、周期结构层(4)、陶瓷基复合材料层Ⅱ(5)、磁性吸波材料层(6)、电磁屏蔽层(7)组成；所述的气凝胶层(3)、周期结构层(4)交替排布，但气凝胶层(3)的层数较周期结构层(4)多一层；

所述的无机抗氧化层(1)由玻璃或莫来石构成，特征厚度为0.1mm～0.5mm；

所述的陶瓷基复合材料层Ⅰ(2)和陶瓷基复合材料层Ⅱ(5)为无机透波型纤维增强陶瓷基复合材料层，其中无机透波型纤维为莫来石纤维、SiO₂纤维、Al₂O₃纤维、Si₃N₄纤维或SiC纤维中的一种或多种混编/混铺而成；陶瓷基体材料为Al₂O₃陶瓷、SiC陶瓷、SiO₂玻璃陶瓷、莫来石或Si₃N₄陶瓷中的一种，特征厚度为0.3mm～3mm；

所述的气凝胶层(3)为纤维增强气凝胶材料，其中所述的气凝胶材料为Al₂O₃、SiO₂、Al₂O₃-SiO₂或SiCO气凝胶材料中的一种或多种，其特征厚度为3mm～50mm；

所述的周期结构层(4)为由固定间距排布的多个面积相同的电阻型周期结构单元组成，材料为导电贵金属或其氧化物与玻璃相构成，置于隔热气凝胶(3)之间，采用的周期性单元结构图案为正方形、圆形、十字形或方环形等图案中的一种或多种，周期结构单元尺寸为1mm～50mm；

所述的磁性吸波层(6)为含有磁性吸波剂的纤维增强磁损耗型陶瓷基复合材料、纤维增强磁损耗型树脂基复合材料或者磁性吸波贴片中的任意一种，厚度在0.2mm～3mm之间，所述的磁性吸波剂是Fe、Co、Ni粉或含有Fe、Co、Ni的金属合金粉中的一种或几种；

所述的电磁屏蔽层(7)为由高电导率纤维增强的陶瓷基复合材料组成的电磁屏蔽层，特征厚度在0.2-1mm之间，特征电导率大于100S/m。

2.一种如权利要求1所述的兼容耐温性能与力学性能的超宽频吸波结构，其特征在于，所述的纤维增强磁损耗型树脂基复合材料的增强材料为SiO₂纤维、Al₂O₃纤维、Si₃N₄纤维或SiC纤维中的一种或多种混编/混铺而成，树脂基体材料为环氧树脂、聚氨酯、乙烯基树脂或酚醛树脂中的一种或多种。

3.一种如权利要求1所述的兼容耐温性能与力学性能的超宽频吸波结构，其特征在于，所述的磁性吸波贴片由磁性吸收剂和基底材料组成，所述的基底材料是硫化聚氨酯橡胶、氟橡胶或硅橡胶中的一种。

4.一种如权利要求1～3任一项所述的兼容耐温性能与力学性能的超宽频吸波结构的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备成型：

第一步：制备电磁屏蔽层

选用二维叠层屏蔽型SiC纤维，介电常数实部为＞20，或碳纤维，电导率大于2000S/m作为电磁屏蔽层预制体，采用纤维浸渍裂解工艺PIP制备粗坯，待编织件具备足够的强度和韧性后，通过机械加工获得电磁屏蔽层；

第二步：制备磁性吸波层

磁性吸波层为纤维增强陶瓷基复合材料时，将磁性吸波材料加入到陶瓷先驱体中搅拌均匀，选用透波纤维进行编织获得纤维预制体并通过先驱体浸渍裂解工艺制备磁性吸波材料层，厚度为0.3mm～3mm；

磁性吸波材料层为纤维增强树脂基复合材料时，将磁性吸波材料加入到树脂中与透波纤维按照常规复合材料固化工艺制备磁性吸波材料层，厚度为0.3mm～3mm；

磁性吸波材料层为吸波贴片，按常规吸波贴片制备工艺制备所需要的磁性吸波材料贴片；

第三步：制备陶瓷基复合材料层

选用透波纤维进行编织获得纤维预制体，并通过先驱体浸渍裂解工艺制备复合材料，厚度为0.5mm～3mm；

第四步：制备气凝胶层

根据使用温度选择纤维增强气凝胶复合材料类型，通过机械加工获得特定厚度的气凝胶层；

第五步：制备周期结构层

首先通过调控吸波剂、玻璃粉以及有机溶剂的相对含量，配制具有不同电阻率的耐高温导电浆料；采用先驱体浸渍裂解法制备厚度为0.3-1mm厚度的无机透波型纤维增强陶瓷基复合材料，并采用丝网印刷工艺将配制好的电损耗型耐高温浆料印制在其表面以获得电阻型周期结构层；

第六步：兼容耐温性能与力学性能的超宽频吸波结构

将陶瓷基复合材料层、气凝胶层、周期结构层、磁性吸波层、电磁屏蔽层制备出周期性预制孔进行对齐并顺序叠层放置，采用常规陶瓷先驱体浸渍裂解工艺进行致密化处理，得到超宽频防隔热隐身复合材料；采用等离子喷涂技术在吸波结构表面喷涂玻璃层或莫来石层，厚度为0.1-0.5mm。