[发明专利]一种复合吸波材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合吸波材料及其制备方法，所述复合吸波材料包括电阻膜介质板以及位于电阻膜介质板上的吸波材料；所述吸波材料为多个呈矩阵式排布的圆锥台结构，圆锥台结构的直径呈连续梯度变化；电阻膜介质板包括介质基板以及贴合在介质基板上的电阻膜，吸波材料与电阻膜介质板覆有电阻膜的一侧贴合。当电磁波射入时，经过呈矩阵式排布的圆锥台结构的吸波材料吸收和电磁膜介质板干涉谐振吸收，实现了复合吸波材料在2～18GHz(S、C、X、Ku波段)的高电磁波吸收率，本发明复合吸波材料在2～18GHz带宽下反射损耗均能达到‑15dB以下。

技术领域

本发明涉及一种吸波材料，尤其涉及一种复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

为减少电磁污染，越来越多吸波材料被开发和应用，电磁波吸收的两个条件分别为阻抗匹配与衰减吸收，其中，阻抗匹配可以保证电磁波高效地入射到吸波体中，而衰减吸收则是确保入射到吸波体中的电磁波被损耗掉，两者缺一不可，石墨粉由于其导电性能优越，可以提供高效的电导损耗而被广泛应用于吸波材料中；

Huang等人提取了飞蛾的复眼的微米结构并结合羰基铁粉和聚氨酯原料制成吸波薄膜，8.04～17.88GHz可以达到-10dB的吸收(Huang L.X.；Duan Y.P.；Dai X.H.；ZengY.S.；Ma G.J.；Liu Y.；Gao S.H.；Zhang W.P.；(Bioinspired Metamaterials:MultibandsElectromagnetic Wave Adaptability and Hydrophobic Characteristics,Small 15(2019)1902730)，但是这些应用大多数都集中在可见光和红外波段且吸收波段较窄；同时，电磁波入射后，虽然能对微波进行吸收但仍有部分电磁波穿透吸波材料，导致对电磁波吸收率较低。

发明内容

发明目的：本发明目的旨在提供一种具有频带吸收宽以及吸收率高的复合吸波材料，同时提供上述复合吸波材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的复合吸波材料，包括电阻膜介质板以及位于电阻膜介质板上的吸波材料；所述吸波材料为多个呈矩阵式排布的圆锥台结构，圆锥台结构的直径呈连续梯度变化；电阻膜介质板包括介质基板以及贴合在介质基板上的电阻膜，吸波材料与电阻膜介质板覆有电阻膜的一侧贴合。

进一步地，每个所述圆锥台结构的高度为15～20mm，上底面半径为1.5～3.5mm，下底面半径为5.5～7.5mm，所述呈矩阵式排布的圆锥台结构中，矩阵的行数不少于20，列数不少于20，相邻圆锥台结构中心轴线的水平距离为11～15mm。

沿纵向，圆锥台结构直径呈连续梯度变化，这样的结构当电磁波入射时可以尽可能多的入射到吸波材料内部，而不是被反射掉，未进入吸波材料的电磁波经密集排列的圆锥台结构反射形成反射损耗，形成了较好的阻抗匹配效果，有利于呈矩阵式排布的圆锥台结构吸波材料对电磁波的高效吸收。

进一步地，所述电阻膜介质板中，电阻膜的电阻值为145～155Ω，介质基板介电常数为1～1.1，介质基板的厚度为3～5mm，所述电阻膜与介质基板尺寸一致，介质基板的尺寸大于呈矩阵式排布的圆锥台结构的吸波材料的尺寸。

电阻膜介质板吸波原理是厚度干涉吸收，发生第一次干涉吸收时，电阻膜介质板厚度为有效波长的1/4，而当电阻膜介质板厚度为有效波长的1/2时，电阻膜介质板会产生强反射，此处电阻膜的厚度忽略不计，因此介质基板的厚度不宜过大；提高介质基板的介电常数虽然可以减小电阻膜介质板的厚度，但是同时会减小其吸收带宽，因此介质基板的介电常数不宜过大。

进一步地，所述圆锥台结构吸波材料由如下质量份数的组分组成：导电石墨粉20～30份和环氧树脂胶60～90份；环氧树脂胶作为填充基材，最终得到表面较光滑的圆锥台结构。所述电阻膜介质板中电阻膜为氧化铟锡薄膜，介质基板为发泡聚丙烯。

上述复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：