本發(fā)明涉及一種隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，屬于隱身材料。

背景技術(shù)：

1、針對空天飛行器熱端部件需要兼?zhèn)淅走_和紅外隱身能力。然而，雷達隱身要求對電磁波的強吸收、低反射，而紅外隱身則要求對紅外光低吸收、高反射。為了解決這一難題，研究者們正在開發(fā)復合型雷達與紅外兼容隱身材料。中國科學院zhu等人制備的氧化鈣改性氮化硼氣凝膠能夠?qū)崿F(xiàn)紅外隱身，雖然其熱穩(wěn)定性可提高至1300℃，但該材料無法滿足電磁波吸收的需求。

2、目前隱身材料功能單一，難以實現(xiàn)輕質(zhì)、雷達與紅外兼容隱身性能。如何通過組分和多尺度結(jié)構(gòu)設計實現(xiàn)多功能一體化制備雷達與紅外兼容隱身材料，成為航空航天熱端部件用材料亟需解決的關鍵科學問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有隱身材料功能單一，難以實現(xiàn)輕質(zhì)、雷達與紅外兼容隱身性能等問題，本發(fā)明提出一種隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，將h3bo3與c3h6n6在叔丁醇中加熱反應，再與go的水分散液混合并超聲冷卻得到水凝膠；水凝膠經(jīng)雙向冷凍干燥得到go/bn氣凝膠，對go/bn氣凝膠進行熱處理，可得到高度有序多孔的rgo/h-bn氣凝膠。本發(fā)明可通過調(diào)控熱處理溫度和rgo的濃度，可優(yōu)化紅外發(fā)射率和電磁波吸收性能。本發(fā)明rgo/h-bn氣凝膠由rgo/h-bn的微米/納米帶交錯盤繞構(gòu)成，rgo/h-bn氣凝膠在厚度為2.50mm時x波段電磁波的有效吸波頻帶為3.1ghz，最小反射損耗達到-50db，具有疏水特性、高溫穩(wěn)定性、雷達隱身特性和紅外隱身特性(紅外發(fā)射率為0.45)。

2、一種隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，具體步驟如下：

3、(1)將硼酸和三聚氰胺溶解于叔丁醇中，在溫度81～89℃下攪拌反應25～30min得到溶液a；反應式如下：

4、3h3bo3+3c3h6n6→3bn+15h2o+9co2

5、(2)溶液a和氧化石墨烯的水分散液混合均勻，自然冷卻并超聲處理至溶液轉(zhuǎn)變?yōu)樗z；水凝膠經(jīng)液氮雙向冷凍干燥得到go/bn氣凝膠；

6、(3)go/bn氣凝膠置于氬氣氛圍中勻速升溫至溫度1500～1550℃并保溫1～3h進行晶化熱處理得到隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠，所述rgo/h-bn氣凝膠由rgo/h-bn的微米/納米帶交錯盤繞構(gòu)成。

7、以體積分數(shù)計，所述步驟(1)硼酸和三聚氰胺的摩爾比為5～6:3。

8、所述步驟(1)硼酸與叔丁醇的固液比g:l為26～27:1。

9、所述步驟(2)氧化石墨烯的水分散液的濃度為6～12mg/ml，溶液a和氧化石墨烯的水分散液的體積比為4～5:5。

10、所述步驟(3)rgo/h-bn的微米/納米帶的直徑為500nm～1μm；在微觀尺度下主要展現(xiàn)出三種不同的形態(tài)：直帶、彎曲帶和螺旋扭曲帶；其中直帶的直徑較粗：保持直線形態(tài)的微米帶，是構(gòu)成氣凝膠結(jié)構(gòu)的主要組成部分，彎曲納米帶和螺旋扭曲納米帶的數(shù)量較少而且細長。

11、所述隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的質(zhì)輕，其密度約為20.5mg·cm-3，尺寸約為24.0mm×15.0mm×8.0mm的rgo/h-bn氣凝膠可以放在花朵上并不對花朵的形狀產(chǎn)生任何影響。

12、所述隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠具有良好的疏水性，能夠完全懸浮在水上，其潤濕角約為106.5°。

13、rgo/h-bn氣凝膠兼容隔熱雷達/紅外隱身的原理：rgo/h-bn通過水浴、凍干以及熱處理晶化形成納米h-bn基氣凝膠，氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)有助于改善阻抗匹配；rgo和h-bn形成的納米異質(zhì)界面具有特殊的電磁性能；rgo的高導電性使其成為優(yōu)秀的電磁波吸收材料，而h-bn則具有良好的透波性能，這種透/吸波異質(zhì)界面可以有效地衰減入射電磁波從而實現(xiàn)雷達隱身；h-bn的二維納米結(jié)構(gòu)使得其具有較高的熱導率和較低的熱膨脹系數(shù)，這有助于減少熱應力，從而降低紅外輻射的發(fā)射，同時，rgo的高導電性有助于快速傳遞熱量，從而減少局部熱量的積累，進而展現(xiàn)出低紅外特性；二者復合產(chǎn)生的協(xié)同效應使得rgo/h-bn氣凝膠不被紅外探測。

14、本發(fā)明的有益效果是：

15、(1)將h3bo3與c3h6n6在去離子水的共溶體中加熱攪拌，叔丁醇作為有機溶劑，有助于均勻分散；go/bn氣凝膠在惰性氣氛熱處理，形成rgo為吸波相和h-bn為透波基體的氣凝膠，有效解決rgo熱穩(wěn)定性差的難題；

16、(2)本發(fā)明rgo/h-bn氣凝膠由rgo/h-bn的微米/納米帶交錯盤繞構(gòu)成，rgo、彎曲帶和螺旋扭曲帶為納米級，直帶為微米級，其長度為分米級；因此，rgo/h-bn氣凝膠形成多尺度納米異質(zhì)界面，有利于獲得電磁波吸收/紅外隱身兼容材料；

17、(2)本發(fā)明rgo/h-bn氣凝膠具有疏水特性，在x波段電磁波吸收效率高于90％的有效吸收頻帶可達3.1ghz，且紅外發(fā)射率低于0.45，具有電磁波吸收/紅外隱身兼容特性。

技術(shù)特征：

1.一種隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，其特征在于：步驟(1)硼酸和三聚氰胺的摩爾比為5～6:3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，其特征在于：步驟(1)硼酸與叔丁醇的固液比g:l為26～27:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，其特征在于：步驟(2)氧化石墨烯的水分散液的濃度為6～12mg/ml，溶液a和氧化石墨烯的水分散液的體積比為4～5:5。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述隔熱雷達/紅外兼容隱身rgo/h-bn氣凝膠的制備方法，其特征在于：步驟(3)rgo/h-bn的微米/納米帶的直徑為500nm～1μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種隔熱雷達/紅外兼容隱身RGO/h?BN氣凝膠的制備方法，屬于隱身材料技術(shù)領域。本發(fā)明將硼酸和三聚氰胺溶解于叔丁醇中，在溫度81～89℃下攪拌反應25～30min得到溶液A；溶液A和氧化石墨烯的水分散液混合均勻，自然冷卻并超聲處理至溶液轉(zhuǎn)變?yōu)樗z；水凝膠經(jīng)液氮雙向冷凍干燥得到GO/BN氣凝膠；GO/BN氣凝膠置于氬氣氛圍中勻速升溫至溫度1500～1550℃并保溫1～3h進行晶化熱處理得到隔熱雷達/紅外兼容隱身RGO/h?BN氣凝膠，所述RGO/h?BN氣凝膠由RGO/h?BN的微米/納米帶交錯盤繞構(gòu)成。本發(fā)明RGO/h?BN氣凝膠在厚度為2.50mm時X波段電磁波的有效吸波頻帶為3.1GHz，最小反射損耗達到?50dB，具有疏水特性、高溫穩(wěn)定性、雷達隱身特性和紅外隱身特性(紅外發(fā)射率為0.45)。

技術(shù)研發(fā)人員：薛繼梅,侯澤鑫,王唯嘉
受保護的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/23