[发明专利]一种格栅增强吸波承载一体化结构及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种格栅增强吸波承载一体化结构及其制备方法和应用，涉及超材料技术领域。本发明通过将具有优良力学性能的格栅板与吸波蜂窝结构相结合，依靠吸波蜂窝提供的侧向支撑，以格栅结构作承载主体，实现了力学性能的协同增强，能够弥补吸波蜂窝夹芯结构在吸波与承载性能方面的缺陷，基于人工表面等激元原理设计的梯度离散碳纤维阵列分布在格栅板上，利用其电磁性能的高可设计性，有针对性地弥补了吸波蜂窝夹芯结构吸波性能波动性大、低频带吸收性能差的缺陷，对全方向入射电磁波实现了宽频带、大角度、更高强度的吸收。

技术领域

本发明涉及超材料技术领域，具体涉及一种格栅增强吸波承载一体化结构及其制备方法和应用。

背景技术

隐身技术已成为现代信息化战争中各国竞相争抢的技术高地。传统的电磁吸波材料因使用频带固化、环境要求苛刻、无法参与结构受力等固有缺陷，导致其难以满足复杂化的周边环境、战场环境对未来飞行器结构提出的电磁波隐身技术要求。新一代超材料吸波技术应实现由传统的材料选择型向材料设计型的转变，同时也要求新的结构形式具备轻量化承载能力。

电磁超材料可通过微结构的设计实现电磁波的高效精准调控。纤维增强树脂基复合材料除具有优异的力学性能外，还具备优良的电磁性能，可以构造超材料微结构实现吸波、透波等不同功能，因而在隐身承载一体化设计领域具有巨大的应用潜力。

例如现有技术CN114389051A公开了一种格栅电磁吸波结构，包括透射面板、反射底板以及设置在所述透射面板和反射底板之间的微结构格栅板；所述微结构格栅板包括格栅板以及设置在所述格栅板上的若干碳纤维阵列单元；所述格栅板由沿横向和纵向周期分布的多个格栅单元组成；所述碳纤维阵列单元设置在所述格栅单元的各侧面；所述碳纤维阵列单元由梯度分布的碳纤维条组成。然而，上述格栅电磁吸波结构吸波强度不够高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种格栅增强吸波承载一体化结构及其制备方法和应用，本发明提供的格栅增强吸波承载一体化结构具有优异的电磁波吸收性能和承载性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种格栅增强吸波承载一体化结构，包括透射面板、反射底板以及设置在所述透射面板和反射底板之间的力电性能双增强芯体；

所述力电性能双增强芯体包括微结构格栅板和固定到所述微结构格栅板的格栅单元中的吸波蜂窝；

所述微结构格栅板包括格栅板以及设置在所述格栅板上的若干碳纤维阵列单元；所述格栅板由沿横向和纵向周期分布的多个格栅单元组成；所述碳纤维阵列单元设置在所述格栅单元的各侧面；

所述碳纤维阵列单元由梯度分布的碳纤维条组成。

优选的，所述吸波蜂窝包括芳纶纸蜂窝和负载在所述芳纶纸蜂窝表面的吸波剂；所述吸波蜂窝的高度为10～20mm。

优选的，所述碳纤维阵列单元中的碳纤维条的长度沿垂直方向自上而下线性增长；两相邻碳纤维条的长度差为0.5～2.5mm；顶层碳纤维条的长度为1～15mm；底层碳纤维条的长度为9～29mm。

优选的，所述碳纤维阵列单元中，两相邻碳纤维条的间距为0.2～0.8mm；所述碳纤维条的宽度为0.7～1.3mm。

优选的，所述格栅板的高度为10～20mm，厚度为0.5～1mm。

优选的，所述透射面板为玻璃纤维面板；所述透射面板的厚度为0.5～1mm。

优选的，所述反射底板为碳纤维反射底板；所述反射底板的厚度为0.5～1mm。

优选的，所述格栅板为玻璃纤维板。

本发明提供了上述技术方案所述格栅增强吸波承载一体化结构的制备方法，包括以下步骤：