[发明专利]兼具宽频吸收和高承载性能的吸波体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种兼具宽频吸收和高承载性能的吸波体及其制备方法。该吸波体包括承载框架，承载框架为多个均匀连续的框架单元，每个框架单元内设有吸波椎体，吸波椎体的底部与承载框架底部连接，椎体上部截去尖锥，为平顶部。本发明使用具有高含量吸波材料的复合材料制备吸波椎体部分，保证了整体结构的高吸波性能；同时使用低掺杂树脂制备承载框架，保证了整体结构的高力学强度，通过3D打印成型，可以兼顾隐身和承载的双方面需求。

技术领域

本发明涉及电磁隐身技术领域，具体涉及一种兼具宽频吸收和高承载性能的吸波体及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的发展，各种探测技术和电磁干扰信号的不断增强，对于宽带且高效吸收电磁波的材料要求越来越高。微波吸波材料能有效的吸收、衰减入射的电磁波而广泛应用于军事隐身、电磁屏蔽等电磁防护方面。传统的吸波材料如吸波贴片，吸波涂料等，虽然能够实现宽带吸收，但是其制备工艺复杂，成型周期长，结构的承载能力较差等限制了它们在一些场合如曲面复杂结构，快速修补等需求的应用。

CN111873404 A中公开了一种基于3D打印的空间多层吸波体的制备方法，其采用3D打印直接制备框架结构部分和吸波填料部分，且将框架结构部分和吸波填料部分紧密贴合。发明人研究发现，使用垂直贴合结构，未能充分利用空间结构，存在阻抗匹配差的固有缺点，在实现宽频吸收电磁波方面有一定的缺陷。

发明内容

本发明提供一种兼具宽频吸收和高承载性能的吸波体及其制备方法，该吸波体为结构承载一体化设计，通过3D打印成型，其具有宽带吸波特性，承载特性好，结构简单，易于生产加工。

本发明的技术方案是，一种兼具宽频吸收和高承载性能的吸波体，该吸波体包括底座，底座上设有承载框架，承载框架为多个均匀连续的框架单元，每个框架单元内设有吸波椎体，吸波椎体的底部与承载框架底部连接，椎体上部截去尖锥，为平顶部。

进一步地，所述承载框架的横截面为三角形、四边形、六边形、圆形中的一种或几种形状的规律排列；承载框架的壁厚为0.3-3mm。

进一步地，所述承载框架采用树脂材料掺杂0.1~1%的碳纳米管、乙炔炭黑、短切炭纤维或短切石英纤维制成。

进一步地，所述吸波椎体内部为中空结构，顶部设有贯通孔。

进一步地，所述吸波椎体壁厚从底部至顶部逐渐变薄。

进一步地，所述吸波椎体采用吸波材料和树脂制成，其中吸波材料占总材料质量的20%-80%。

进一步地，吸波材料为羰基铁粉、含铁的磁性金属合金粉末或铁氧体磁性粉末，或石墨烯、导电炭黑、炭纳米管的碳系材料的一种或多种。

进一步地，所述承载框架和吸波椎体均含有树脂材料，树脂材料为聚乙烯（PE）、ABS树脂、聚醚醚酮(PEEK)、聚乳酸(PLA)、聚酰亚胺(PI) 、聚碳酸酯（PC）、尼龙(PA)高性能聚合物材料中的一种或多种。

本发明还涉及所述吸波体的制备方法，具体步骤为：

S1、使用三维绘图软件绘制出吸波体三维模型，将绘制好的三维模型导入到3D打印机中，设置喷嘴温度、打印速度、喷嘴对应材料相关工艺参数，得到用于3D打印的指令文件；

S2、使用步骤1)中得到的3D打印指令文件，由多喷嘴系统制备承载框架和吸波椎体；由两个或两个以上的喷嘴打印吸波椎体，由两个或两个以上的喷嘴打印承载框架部分，即得。

进一步地，承载框架和吸波椎体的材料在进行3D打印之前分别混合拉丝制备为型材，3D打印时先加热融化后经喷嘴逐层打印固化成型。

本发明具有以下有益效果：