一種吸波/透波一體化材料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種吸波/透波一體化材料及其制備方法。該材料依次包括包含超材料的超材料層；所述超材料為在碳納米管涂膜上刻蝕周期結構，碳納米管涂膜表面方塊電阻為5?20Ω；泡沫材料構成的泡沫層；包含磁介質材料的磁介質材料層。本發明專利技術通過將具有一定阻抗的納米銀涂膜刻蝕出周期結構的圖案，形成具有一定阻抗的超材料，再將超材料作為表面層依次與泡沫層和磁介質材料層一體化成型，形成寬頻吸波/透波一體化材料，復合材料在3?10GHz的反射率≤?5dB，在18?20GHz透波率≥?2dB，且具有極化不敏感特性。

【技術實現步驟摘要】
一種吸波/透波一體化材料及其制備方法
本專利技術涉及寬頻吸波/透波一體化材料
，尤其涉及一種吸波/透波一體化材料及其制備方法。
技術介紹
隨著微波技術的發展，系統對微波天線的電磁屏蔽性能要求越來越高，不僅需要材料在天線工作頻段內透波，還需要在天線工作頻段外寬頻吸波。傳統吸波材料如鐵氧體、羰基鐵粉、金屬微粉等，只能在較窄的頻段范圍內具有吸波性能，且不具備透波性能。頻率選擇表面可以實現天線工作頻段透波，其他頻段反射，但需要較大的空間支撐。將超材料同經過電磁參數優化的磁介質復合，可以在同時實現寬頻吸波與透波，具有重要的意義。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種吸波/透波一體化材料及其制備方法，解決以往傳統涂層吸波材料吸收頻帶窄、不兼容透波以及頻率選擇表面需要較大空間的問題。為了實現上述目的，本專利技術提供了如下技術方案：一種吸波/透波一體化材料，依次包括：包含超材料的超材料層；所述超材料為在碳納米管涂膜上刻蝕周期結構，碳納米管涂膜表面方塊電阻為5-20Ω；泡沫材料構成的泡沫層；包含磁介質材料的磁介質材料層。優選地，所述周期結構的單元為正六邊形，邊長優選為8-15mm。優選地，所述泡沫層的材料為PMI泡沫；和/或所述磁介質材料為鐵氧體。優選地，所述超材料層的厚度為0.08-0.13mm；所述泡沫層的厚度為2-8mm；和/或所述磁介質材料層的厚度為3-6mm。優選地，所述材料在4-6GHz反射率≤-8dB，吸收帶寬為6GHz；所述材料在18-20GHz透波率≥-2dB。本專利技術還提供了所述材料的制備方法，包括如下步驟：(1)超材料的制備；(2)提供泡沫層；(3)磁介質材料膜的制備；和(4)復合：將磁性介質膜、泡沫材料、超材料按照設計依次鋪貼至指定厚度，粘接，固化，得到吸波/透波一體化材料。優選地，所述超材料采用如下方法進行制備：(11)提供包含碳納米管粉體的碳納米管漿料；(12)將所述碳納米管漿料刮涂成膜，干燥后得到表面方阻為5-20Ω的碳納米管涂膜；(13)將所述碳納米管涂膜置于激光刻蝕儀工作臺真空吸附，導入設計的超材料結構模型，刻蝕，得到所述超材料。優選地，在步驟(11)中，所述碳納米管漿料包含10-20重量份碳納米管粉體、80-90重量份第一樹脂、100-200重量份水、0.1-1重量份第一分散劑；所述第一樹脂優選為丙烯酸樹脂；在步驟(12)中，所述干燥在120-150℃下進行；和/或在步驟(13)中，所述刻蝕的循環次數為5-10。優選地，所述磁介質材料膜采用如下方法進行制備：將磁介質材料與第二樹脂進行球磨，得到磁介質漿料；將磁介質漿料刮涂成磁介質材料膜；優選地，所述磁介質材料與所述第二樹脂的質量比為(7-9)：(1-3)；優選地，還加入第二分散劑進行球磨，所述第二分散劑與所述磁介質材料的質量比優選為(700-900)：(1-10)；優選地，所述磁介質材料膜的厚度為0.1-0.2mm。優選地，在60-80℃下進行所述固化，固化時間優選為20-40min。有益效果本專利技術的上述技術方案具有如下優點：本專利技術提供的吸波/透波材料是一種超材料與磁性介質復合的吸波/透波一體化材料。本專利技術通過將具有一定阻抗的納米銀涂膜刻蝕出周期結構的圖案，形成具有一定阻抗的超材料，再將超材料作為表面層依次與泡沫層和磁介質材料層一體化成型，形成寬頻吸波/透波一體化材料，復合材料在3-10GHz的反射率≤-5dB，在18-20GHz透波率≥-2dB，且具有極化不敏感特性。附圖說明圖1是本專利技術提供的材料的結構示意圖；圖2是實施例1提供的材料的反射率曲線；圖3是實施例1提供的材料的透射率曲線；圖4是實施例2提供的材料的反射率曲線；圖5是實施例2提供的材料的透射率曲線；圖6是實施例3提供的材料的反射率曲線；圖7是實施例3提供的材料的透射率曲線；圖8是實施例4提供的材料的反射率曲線；圖9是實施例4提供的材料的透射率曲線。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例，對本專利技術的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。需要說明的是，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。〈第一方面〉本專利技術在第一方面提供了一種吸波/透波一體化材料，參考圖1，所述吸波/透波一體化材料依次包括如下的三層材料層：包含超材料的超材料層；所述超材料為在碳納米管涂膜上刻蝕周期結構，碳納米管涂膜表面方塊電阻為5-20Ω；泡沫材料構成的泡沫層；和包含磁介質材料的磁介質材料層。本專利技術提供的吸波/透波材料是一種超材料與磁性介質復合的吸波/透波一體化材料。本專利技術通過將具有一定阻抗的納米銀涂膜刻蝕出周期結構的圖案，形成具有一定阻抗的超材料，再將超材料作為表面層依次與泡沫層和磁介質材料層一體化成型，形成寬頻吸波/透波一體化材料，復合材料在3-10GHz的反射率≤-5dB，在18-20GHz透波率≥-2dB，且具有極化不敏感特性。通過調節磁介質材料的電磁參數，可以實現磁介質材料在3-10GHz吸收電磁波，在18-20GHz透過電磁波。通過調節超材料的結構單元與電阻，可以實現超材料在3-10GHz吸收電磁波，在18-20GHz透過電磁波。最后將兩者匹配設計，即可實現本專利技術材料所具有的電磁性能。在一些優選的實施方式中，所述周期結構的單元為正六邊形，邊長優選為8-15mm，例如，可以為8mm，9mm，10mm，11mm，12mm，13mm，14mm，15mm。采用具有這一邊長特征的正六邊形作為周期結構的單元為周期對稱圖案，對電磁波極化不敏感，即不對不同極化的電磁波都具有相同的吸波與透波效果。刻蝕后，周期結構呈現蜂窩狀。在一些優選的實施方式中，所述泡沫層的材料為PMI泡沫。PMI泡沫即聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料，是一種現有材料，可采用市售產品或通過現有方法進行制備，本專利技術在此不再詳述。在一些優選的實施方式中，不同的磁介質具有相應的電磁參數，本專利技術采用鐵氧體作為磁介質材料。在一些優選的實施方式中，所述超材料層的厚度d1為0.08-0.13mm；所述泡沫層的厚度d2為2-8mm；和/或所述磁介質材料層的厚度d3為3-6mm。厚度過大或過小，材料的吸波性能和透波性能會變差。〈第二方面〉本專利技術在第二方面提供了一種所述材料的制備方法，包括如下步驟：(1)超材料的制備；(2)提供泡沫層；(3)磁介質材料膜的制備；和...

【技術保護點】
1.一種吸波/透波一體化材料，其特征在于，依次包括：/n包含超材料的超材料層；所述超材料為在碳納米管涂膜上刻蝕周期結構，碳納米管涂膜表面方塊電阻為5-20Ω；/n泡沫材料構成的泡沫層；/n包含磁介質材料的磁介質材料層。/n

【技術特征摘要】
1.一種吸波/透波一體化材料，其特征在于，依次包括：
包含超材料的超材料層；所述超材料為在碳納米管涂膜上刻蝕周期結構，碳納米管涂膜表面方塊電阻為5-20Ω；
泡沫材料構成的泡沫層；
包含磁介質材料的磁介質材料層。


2.根據權利要求1所述的材料，其特征在于，
所述周期結構的單元為正六邊形，邊長優選為8-15mm。


3.根據權利要求1或2所述的材料，其特征在于，
所述泡沫材料為PMI泡沫；和/或
所述磁介質材料為鐵氧體。


4.根據權利要求1至3任一項所述的材料，其特征在于，
所述超材料層的厚度為0.08-0.13mm；
所述泡沫層的厚度為2-8mm；和/或
所述磁介質材料層的厚度為3-6mm。


5.根據權利要求1至4任一項所述的材料，其特征在于，
所述材料在4-6GHz反射率≤-8dB，吸收帶寬為6GHz；
所述材料在18-20GHz透波率≥-2dB。


6.權利要求1至5任一項所述材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)超材料的制備；
(2)提供泡沫材料；
(3)磁介質材料膜的制備；和
(4)復合：將磁性介質膜、泡沫材料、超材料按照設計依次鋪貼至指定厚度，粘接，固化，得到吸波/透波一體化材料。


7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊智慧，孫新，賀軍哲，張久霖，趙軼倫，于海濤，
申請(專利權)人：北京環境特性研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11