專利名稱：碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及到結(jié)構(gòu)吸波材料領域，具體涉及樹脂基夾層結(jié)構(gòu)吸波材料及其制備方法。
背景技術：
目前較為成熟的吸波材料結(jié)構(gòu)包括Salisbury屏、DallerAach屏、Jaumman吸波體、多層匹配結(jié)構(gòu)等。其中Salisbury屏吸收體吸收頻段窄；DallerAach吸收體受目前材料電磁參數(shù)頻散效應的限制，難以實現(xiàn)寬頻吸收Jaumarm吸收體設計簡單，吸收頻段寬， 但材料厚度較大是其主要缺陷；多層匹配吸波材料吸收頻段寬，但是設計難度大，并且具有不同介電性能的材料制備較為困難。可見，現(xiàn)有吸波材料均存在一定不足。另外，從結(jié)構(gòu)吸波材料研究現(xiàn)狀來看，目前較為常用的方法是在復合材料中添加雷達吸收劑實現(xiàn)其吸波性能，吸收劑的添加會導致復合材料力學性能的惡化以及密度增加等不良影響，并且材料吸波性能的穩(wěn)定性也難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)寬容度好、易于成型、吸波功能優(yōu)良、集吸波和承載功能于一體的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料，并相應提供制備該樹脂基夾層結(jié)構(gòu)吸波材料的方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案一種碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料，其為一包括第一介質(zhì)層、吸收層、第二介質(zhì)層和反射層的多功能層疊加型結(jié)構(gòu)，各功能層均由連續(xù)碳化硅纖維增強樹脂基復合材料構(gòu)成，充當各功能層中增強材料的連續(xù)碳化硅纖維具有不同的電阻率。作為對上述技術方案的進一步改進，上述疊加型結(jié)構(gòu)由外至內(nèi)依次為第一介質(zhì)層、吸收層、第二介質(zhì)層和反射層，第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層中的連續(xù)碳化硅纖維的電阻率遠大于吸收層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率，吸收層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率大于反射層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率。上述碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料，所述的第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率優(yōu)選為104Ω · cm 106Ω · cm，所述吸收層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率優(yōu)選為0.6Ω 1Ω · cm，所述反射層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率優(yōu)選為 10_2 Ω · cm ΙΟ—1 Ω · cm。上述的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料中，所述第一介質(zhì)層的厚度優(yōu)選為2. 2mm 2. 4mm，所述吸收層的厚度優(yōu)選為0. 33mm 0. 38mm，所述第二介質(zhì)層的厚度優(yōu)選為2. 3mm 2. 5mm，所述反射層的厚度優(yōu)選為1. 5mm 2. Omm。作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料的制備方法，包括以下工藝步驟(1)選取滿足各層電阻率的連續(xù)碳化硅纖維，再將連續(xù)碳化硅纖維編織成平紋布；(2)以樹脂為基體，按照各功能層疊加順序和厚度，采用樹脂基復合材料成型工藝，制得碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料。作為對上述技術方案的進一步改進，所述樹脂優(yōu)選是指環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯或丙烯酸樹脂，與此相配套的優(yōu)選的樹脂基復合材料成型工藝為手糊成型工藝。作為對上述技術方案的進一步改進，所述樹脂優(yōu)選是指環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯或酚醛樹脂，與此相配套的優(yōu)選的樹脂基復合材料成型工藝為模壓成型工藝。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明的樹脂基夾層吸波材料，以連續(xù)碳化硅纖維作為增強材料，該吸波材料具有較好的韌性和強度，使得其首先能夠提供承載功能；更為重要的是，由于本發(fā)明的吸波材料具有多功能疊加型結(jié)構(gòu)，使得各層的介電性能呈近似的梯度分布，且具有較好的匹配特性，電磁波能夠盡量入射到吸波材料內(nèi)部并被有效吸收，這使得本發(fā)明的吸波材料在不另外添加雷達吸收劑的情況下，具有良好的吸收電磁波的功能，因此，該吸波材料具有優(yōu)良的寬頻吸波特性以及力學性能，可替代目前僅具有單一承載功能的玻璃鋼材料，也可以作為目前金屬部件的替代品，在滿足部件使用要求的前提下賦予其優(yōu)良的雷達吸波功能。此外，由于本發(fā)明吸波材料的特殊結(jié)構(gòu)可以在厚度較小的情況下實現(xiàn)寬頻吸波特性，這便能有效減輕產(chǎn)品重量，滿足部件的輕量化需求。由于本發(fā)明的吸波材料結(jié)構(gòu)相對簡單，其原料來源廣泛，通過現(xiàn)有常規(guī)的樹脂基復合材料成型工藝即可制備成型，整個制備工藝步驟簡單，可有效應用于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1、第一介質(zhì)層；2、吸收層；3、第二介質(zhì)層；4、反射層。圖2為實施例1模壓工藝制備的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料的反射率曲線圖。圖3為實施例2手糊工藝制備的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料的反射率曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例及附圖對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1 如圖1所示，一種本發(fā)明的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料，為一包括第一介質(zhì)層1、吸收層2、第二介質(zhì)層3和反射層4的多功能層疊加型結(jié)構(gòu)，各功能層均由連續(xù)碳化硅纖維增強樹脂基復合材料構(gòu)成，充當各功能層中增強材料的連續(xù)碳化硅纖維具有不同的電阻率。本實施例中碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料的疊加型結(jié)構(gòu)由外至內(nèi)依次為第一介質(zhì)層1、吸收層2、第二介質(zhì)層3和反射層4，第一介質(zhì)層1和第二介質(zhì)層2中的連續(xù)碳化硅纖維的電阻率遠大于吸收層3中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率，吸收層3 中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率大于反射層4中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率。各功能層的性能參數(shù)具體如下
第一介質(zhì)層1 連續(xù)碳化硅纖維電阻率為3. 5 X IO5 Ω · cm，厚度為2. 3mm ；吸收層2 連續(xù)碳化硅纖維電阻率為0. 83 Ω · cm,厚度為0. 36mm ；第二介質(zhì)層3 連續(xù)碳化硅纖維電阻率為5 X IO5 Ω · cm，厚度為2. 4mm ；反射層4 連續(xù)碳化硅纖維電阻率為8. 2 X IO"2 Ω · cm,厚度為1. 8謹。制備本實例的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料的方法，包括以下具體步驟(1)選取滿足各層電阻率的連續(xù)碳化硅纖維，再將連續(xù)碳化硅纖維編織成平紋布；( 將酚醛樹脂與丙酮按照1 1的質(zhì)量比配制成樹脂溶液，然后將樹脂溶液均勻刷涂在上述連續(xù)碳化硅纖維編織的平紋布上，室溫晾置Mh，制成預浸料；將預浸料修剪成 180mmX180mm，按照預先設計的鋪層順序和各層厚度，將預浸料鋪入鋼模中，以2V /min的升溫速率升溫至80°C，加壓1. 5MPa，然后再以2V /min的升溫速率升溫至150°C保壓2h，自然冷至室溫脫模，得到碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)吸波材料。經(jīng)過上述步驟制得的樹脂基夾層結(jié)構(gòu)吸波材料的實測反射率曲線如圖2所示，力學性能如下表1所示。由測試數(shù)據(jù)可知，實施例1制備的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)吸波材料的反射率在6. 5GHz 18GHz均小于-10dB，強度與普通玻璃鋼材料相當，并且模量較玻璃鋼材料有明顯提高，具有較好的承載和吸波功能。表1、模壓工藝制備的樹脂基夾層結(jié)構(gòu)吸波材料力學性能
權利要求
1.一種碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料為一包括第一介質(zhì)層、吸收層、第二介質(zhì)層和反射層的多功能層疊加型結(jié)構(gòu)，各功能層均由連續(xù)碳化硅纖維增強樹脂基復合材料構(gòu)成，充當各功能層中增強材料的連續(xù)碳化硅纖維具有不同的電阻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料，其特征在于 所述疊加型結(jié)構(gòu)由外至內(nèi)依次為第一介質(zhì)層、吸收層、第二介質(zhì)層和反射層，所述的第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層中的連續(xù)碳化硅纖維的電阻率遠大于所述吸收層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率，所述吸收層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率大于所述反射層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率。
3.根據(jù)權利要求2所述的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料，其特征在于 所述的第一介質(zhì)層及第二介質(zhì)層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率為104Ω · cm 106Ω · cm，所述吸收層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率為0.6 Ω 1Ω ·_，所述反射層中連續(xù)碳化硅纖維的電阻率為10_2Ω · cm ΙΟ—1 Ω · cm。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料， 其特征在于所述第一介質(zhì)層的厚度為2. 2mm 2. 4mm,所述吸收層的厚度為0. 33mm 0. 38mm，所述第二介質(zhì)層的厚度為2. 3mm 2. 5mm，所述反射層的厚度為1. 5mm 2. Omm。
5.一種如權利要求1至4中任一項所述的碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料的制備方法，包括以下工藝步驟(1)選取滿足各層電阻率的連續(xù)碳化硅纖維，再將連續(xù)碳化硅纖維編織成平紋布；(2)以樹脂為基體，按照各功能層疊加順序和厚度，采用樹脂基復合材料成型工藝，制得碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述樹脂是指環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯或丙烯酸樹脂，所述樹脂基復合材料成型工藝為手糊成型工藝。
7.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述樹脂是指環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯或酚醛樹脂，所述樹脂基復合材料成型工藝為模壓成型工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳化硅纖維增強樹脂基夾層結(jié)構(gòu)的吸波材料及其制備方法，該吸波材料為一包括第一介質(zhì)層、吸收層、第二介質(zhì)層和反射層的多功能層疊加型結(jié)構(gòu)，各功能層均由連續(xù)碳化硅纖維增強樹脂基復合材料構(gòu)成，充當各功能層中增強材料的連續(xù)碳化硅纖維具有不同的電阻率。該吸波材料的制備方法為先選取連續(xù)碳化硅纖維，再將其編織成平紋布；然后以樹脂為基體，按照各功能層疊加順序和厚度，采用樹脂基復合材料成型工藝制得本發(fā)明的吸波材料。本發(fā)明的吸波材料具有結(jié)構(gòu)簡單、參數(shù)寬容度好、易于成型、吸波功能優(yōu)良等優(yōu)點。
文檔編號B32B27/04GK102218868SQ201110086529
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權日2011年4月7日
發(fā)明者劉海韜, 周永江, 王軍, 程海峰 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學