[发明专利]一种具有角锥型电结构的吸波蜂窝及其制备方法

说明书

本发明提出一种具有角锥型电结构的吸波蜂窝及其制备方法，由涂覆吸收剂的吸波芳纶纸，以及浸渍于芳纶纸表面的树脂组成。根据电性能设计，在芳纶纸表层，沿幅宽方向涂覆角锥型的吸波层图案，获得不同的具有梯度电磁特性的吸波芳纶纸；将吸波芳纶纸通过模板法制备成波纹结构，按照电性能设计的叠层顺序制备得到吸波蜂窝。该吸波蜂窝在沿孔格方向上具有角锥型的电结构，且电磁特性梯度变化，在孔格方向上超宽频率范围内具有优异的吸波性能，满足夹芯结构中结构/隐身一体化的需求。本发明通过模板法制备吸波蜂窝，可保证孔格尺寸的均匀性，克服了现有制备工艺下含有不同类型的芳纶纸叠层板拉伸时，孔格不均匀展开的问题。

技术领域

本发明涉及一种具有角锥型电结构的吸波蜂窝及其制备方法，属于吸波材料制备技术领域。

背景技术

芳纶纸蜂窝是一种新型的轻质结构夹芯材料，具有密度低、力学性能高、耐热性能好等优点，主要用于轻质夹层结构中，在飞行器中得到了广泛的应用。随着探测技术的发展，对飞行器提出了吸波频带更宽、吸收效果更强的隐身需求，芳纶纸蜂窝具有优异的电磁波透过性能，不具有电磁波吸收性能，无法直接用于吸波领域。常规的思路则是通过在芳纶纸透波蜂窝壁上引入电磁波吸收剂的方式来实现。

目前，现有芳纶纸吸波蜂窝大多通过先将不具有电磁损耗功能的普通芳纶纸制备成芳纶纸透波蜂窝，再在芳纶纸透波蜂窝的蜂窝壁上浸渍电磁波吸收剂胶液，最后固化成型的工艺过程实现。或者通过梯度浸渍的方式，在沿蜂窝孔格的方向上，吸收剂梯度分布，获得阻抗匹配结构，沿孔格方向上获得较好的吸波性能。但浸渍方法获得的吸波蜂窝，吸收剂附着于孔壁上，易脱落，耐环境性能较差，且浸渍工艺较难控制，工艺稳定性差。浸渍工艺无法应用大长径比碳纤维和磁性纤维类吸收剂，导致芳纶纸吸波蜂窝磁损耗性能低，另外浸渍工艺可控性差，造成芳纶纸吸波蜂窝的电磁性能稳定性不高。

吸波海绵角锥和吸波蜂窝角锥因其角锥状的电结构，具有优异的吸波性能，但其角锥状结构不能够承载，大大限制了其应用范围。目前多是采用在角锥状吸波结构中发泡的方式，获得平板状的物理外形和角锥状的电结构，从而实现承载能力，如专利CN209929492U、CN112143023A。该种手段均是通过两步法，性能难以稳定控制，且获得平板状的吸波材料，含有两种不同的材质，会带来耐环境性能的不利影响。CN112492867A公开了一种具有类角锥结构的吸波蜂窝及制备方法，将不同电磁特性的蜂窝片材，堆叠粘接，再填充非吸波蜂窝片材，形成类角锥的吸波结构和平板状的整体外形。该吸波蜂窝还是物理上多层结构的形式，会影响其层间力学性能，具有成型工艺复杂，力学性能不可靠的缺点。

同时，为了避免浸渍型吸波蜂窝的缺点，在一种介电损耗芳纶纸、吸波蜂窝及制备方法(CN112553942A)专利中，提出了在芳纶纸中加入碳纤维吸收剂的方法，得到吸波芳纶纸，再制备形成吸波蜂窝。该方法的优点是，吸收剂在芳纶纸中，耐环境性能好，吸收剂加入量可以精确控制，工艺稳定；但是该方法受制于掺混造纸工艺，只能加入纤维类吸收剂，且加入量不宜过高，其在超宽频率范围并不具有优异的吸波效果，一般低频效果较差；且采用传统的蜂窝制备工艺，吸波芳纶纸不同区域的特性和张力不同，很难保证蜂窝孔格的均匀性。另一种方法为，在芳纶纸上涂抹吸收剂获得吸波芳纶纸，再制备得到吸波蜂窝，如专利CN109796624A、CN202111440881.5，CN114214871A；该方法可加入各类型的吸收剂，且可大量加入吸收剂满足不同的吸波需求；将吸收剂涂覆于芳纶纸表面，获得吸波芳纶纸，再利用传统的蜂窝制备方法获得吸波蜂窝。但该方法制备吸波蜂窝时，需进行拉伸，形成六边形孔格，吸收剂涂层附着力不够时，易出现脱粘现象。目前，上述两种方法均是可以获得性能稳定，且耐环境性能优异的吸波蜂窝，但蜂窝中吸收剂含量固定，并未进行吸波结构设计，吸波蜂窝整体呈现单一的电磁特性，无阻抗匹配性设计，难以获得优异的超宽频吸波性能。