[发明专利]一种基于阻抗超材料的轻质宽频吸波材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于阻抗超材料的轻质宽频吸波材料及其制备方法。所述方法为：(1)将碳纳米管粉体分散到树脂溶液中，配制成碳纳米管浆料，然后将所述碳纳米管浆料刮涂在聚酰亚胺薄膜上，得到碳纳米管涂膜；(2)在步骤(1)得到的碳纳米管涂膜上刻蚀由多个周期结构单元组成的周期结构，得到阻抗超材料；(3)将步骤(2)得到的阻抗超材料与低介电介质膜通过粘结剂粘接，然后经过固化制得所述轻质宽频吸波材料。本发明制得的所述轻质宽频吸波材料在8～18GHz波段具有优异的吸波性能，吸收带宽达10GHz，且具有重量轻、厚度薄、偏振不敏感的优异特点。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，尤其涉及一种基于阻抗超材料的轻质宽频吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着微波探测技术的发展，系统对微波吸收材料的轻质、宽频吸收性能要求越来越高。传统吸波材料如铁氧体、羰基铁粉、金属微粉等，只能在较窄的频段范围内具有吸波性能。结构型吸波材料是实现宽频隐身的主要技术手段，通常是将石墨、炭黑等吸收剂同玻璃钢或者泡沫复合，形成具有一定力学强度的结构形式，但结构型吸波材料实现宽频的条件是具有足够的厚度，而有时这是系统结构本身所不具有的，一定程度上限制了结构吸波材料的应用。

中国专利申请CN201811156780.3公开了一种吸波材料，该吸波材料包含多层石墨烯膜和多层低介电介质膜，石墨烯膜和低介电介质膜交替叠放，并且表面为石墨烯膜，底面为低介电介质膜；虽然该专利申请中的吸波材料在2～40GHz波段具有优异的吸波性能，但其厚度仍需要达到了20mm左右才能实现吸收频带宽的特点，并且密度也达到了0.3g/cm³左右，仍存在重量大的问题。

因此，非常有必要针对现有涂层吸波材料及复合结构吸波材料重量大、吸收频带窄，厚度大的问题，提出一种基于阻抗超材料轻质宽频吸波材料及其制备方法。

发明内容

为了解决以往传统涂层吸波材料及复合结构吸波材料重量大、吸收频带窄，厚度大的问题，本发明提供了一种基于阻抗超材料的轻质宽频吸波材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明在第一方面提供了一种基于阻抗超材料的轻质宽频吸波材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将碳纳米管粉体分散到树脂溶液中，配制成碳纳米管浆料，然后将所述碳纳米管浆料刮涂在聚酰亚胺薄膜上，得到碳纳米管涂膜；

(2)在步骤(1)得到的碳纳米管涂膜上刻蚀由多个周期结构单元组成的周期结构，得到阻抗超材料；

(3)将步骤(2)得到的阻抗超材料与低介电介质膜通过粘结剂粘接，然后经过固化制得所述轻质宽频吸波材料。

优选地，所述阻抗超材料的厚度为0.101～0.151mm；和/或所述低介电介质膜的厚度为3～5mm。

优选地，所述周期结构单元为正六边形，正六边形的内轮廓的边长为3.6～3.8mm，正六边形的外轮廓的边长为4.65～4.85mm，并且每相邻两个正六边形的中心间距为8.56～8.76mm。

优选地，步骤(1)得到的碳纳米管涂膜的表面电阻为30～80Ω。

优选地，所述碳纳米管浆料中含有的碳纳米管粉体的质量百分含量为1.5～15％。

优选地，所述低介电介质膜采用聚甲基丙烯酰亚胺、聚酰亚胺、聚四氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯中的一种或多种材料制成。

优选地，所述粘结剂选自环氧树脂、不饱和树脂、双马树脂、酚醛树脂中的一种或多种。

优选地，步骤(3)中，所述固化的温度为80～120℃，所述固化的时间为10～40min。

优选地，所述轻质宽频吸波材料在8～18GHz波段的反射率小于-5dB，所述轻质宽频吸波材料的密度为0.05～0.1g/cm³。