本发明专利技术涉及复合材料领域，具体公开了一种超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料，由内到外依次包括承载/电磁屏蔽层、粘接层、第一气凝胶复合材料隔热层、第一有耗电磁周期结构层支撑层、第一有耗电磁周期结构层、第二气凝胶复合材料隔热层、第二有耗电磁周期结构层支撑层、第二有耗电磁周期结构层、第三气凝胶复合材料隔热层、第三有耗电磁周期结构层支撑层、第三有耗电磁周期结构层、第四气凝胶复合材料隔热层、防热层。本发明专利技术的复合材料具有好的超宽频隐身性能，吸波频段拓展到1GHz，吸波频段宽；隔热性能优异；承载/电磁屏蔽层赋予复合材料强的承载功能与电磁屏蔽功能。能。能。
【技术实现步骤摘要】
一种超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料及其制备方法
[0001]本专利技术属于复合材料领域，特别涉及一种超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]高速飞行器在大气中长时飞行，气动热使机体表面温度可以达到数百甚至1000℃以上，为保证飞行器的正常工作，具有防热和隔热性能的热防护系统（TPS）成为高速飞行器不可或缺的组成部分。TPS要具备较好的防热功能，以维持飞行器的气动外形；同时还要具有优异的隔热性能，以保证飞行器的电子设备和油箱等能够正常工作。此外，随着探测、预警、拦截等技术手段的进步，对高速飞行器隐身性能提出相应的新要求，要求TPS具备宽频吸波功能。
[0003]目前，发展时间最长、较为成熟的TPS为陶瓷隔热瓦，但是陶瓷隔热瓦具有脆性、强度低、热导率较高、难以制造大尺寸构件等缺陷，难以满足高速飞行器对TPS的高效率和高可靠性等要求。同时，为了实现陶瓷隔热瓦的隐身性能，主要通过在陶瓷隔热瓦中添加高温雷达吸收剂实现吸波功能，但是吸收剂的添加会导致陶瓷隔热瓦热导率升高，影响隔热性能，还会带来材料均匀性变差的问题，同时由于高温电损耗吸收剂较差的频散特性难以实现宽频吸波功能；另一种是在陶瓷隔热瓦冷面制备常温吸波结构材料或者吸波涂层，将高温隐身变为常温隐身问题，但这个方案最大的问题是会给热防护带来额外的厚度与重量负担，，同时受陶瓷隔热瓦的电性能与厚度约束，会对常温吸波材料宽频吸波性能的设计与实现造成一定影响。中国专利ZL201710917617.3公开了一种宽频吸波的防隔热隐身复合材料及其制备方法，该复合材料具有较好的隔热性能，以及在4~18GHz或2~18GHz频段具有好的隐身性能，但存在一些不足：在低频段（1~4GHz或1~2GHz）隐身性能不明显；复合材料的结构强度不高，承载能力相对较低，使用时需要将复合材料粘接在飞行器等装备的金属框架+金属蒙皮表面，承载主要靠金属部件；复合材料的超材料制备于厚度为0.5~1mm的连续氧化物陶瓷纤维增强氧化物复合材料表面，工艺相对复杂；各层层铺时需要事先对超材料层进行打孔处理，层铺过程需要对两层超材料进行对孔，操作要求较高，特别是对于复杂构件实现困难；薄层的连续氧化物陶瓷纤维增强氧化物复合材料具有一定硬度，对于形状复杂零件层铺困难等。为了实现TPS材料隔热、承载、电磁屏蔽与超宽频吸波功能一体化的应用要求，以及方便简单的实现复杂构件的需要，本专利技术公开了一种超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料及其制备方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料及其制备方法，从而克服
技术介绍
中提到的不足和缺陷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化
复合材料，由内到外依次包括承载/电磁屏蔽层、粘接层、第一气凝胶复合材料隔热层、第一有耗电磁周期结构层支撑层、第一有耗电磁周期结构层、第二气凝胶复合材料隔热层、第二有耗电磁周期结构层支撑层、第二有耗电磁周期结构层、第三气凝胶复合材料隔热层、第三有耗电磁周期结构层支撑层、第三有耗电磁周期结构层、第四气凝胶复合材料隔热层、防热层，所述承载/电磁屏蔽层为碳纤维增强树脂基复合材料，所述粘接层和防热层均为连续氧化物陶瓷纤维织物增强氧化物陶瓷基复合材料，所述第一气凝胶复合材料隔热层、第二气凝胶复合材料隔热层、第三气凝胶复合材料隔热层、第四气凝胶复合材料隔热层均为氧化物陶瓷纤维毡增强氧化物气凝胶复合材料，所述第一有耗电磁周期结构层支撑层、第二有耗电磁周期结构层支撑层、第三有耗电磁周期结构层支撑层均为氧化铝纤维布增强陶瓷基复合材料，所述氧化铝纤维布增强陶瓷基复合材料中陶瓷基体与粘接层和防热层的连续氧化物陶瓷纤维织物增强氧化物陶瓷基复合材料中陶瓷基体相同，所述第一有耗电磁周期结构层、第二有耗电磁周期结构层、第三有耗电磁周期结构层分别由烧结于第一有耗电磁周期结构层支撑层、第二有耗电磁周期结构层支撑层、第三有耗电磁周期结构层支撑层氧化铝纤维布表面、呈现周期性阵列排布的贴片单元构成。
[0006]优选的，上述超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料中，所述碳纤维增强树脂基复合材料为碳纤维织物增强环氧、酚醛、不饱和聚酯、氰酸酯、双马来酰亚胺或聚酰亚胺复合材料，所述碳纤维增强树脂基复合材料厚度不低于1mm。
[0007]优选的，上述超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料中，所述粘接层和防热层的连续氧化物陶瓷纤维织物增强氧化物陶瓷基复合材料在1~12GHz频段范围内介电常数实部不大于4.0，介电损耗不大于0.1，拉伸强度不低于100MPa。
[0008]优选的，上述超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料中，所述氧化物陶瓷纤维毡增强氧化物气凝胶复合材料在1~12GHz频段范围内介电常数实部不大于1.5，介电损耗不大于0.05，密度不大于0.5g/cm3，室温热导率不大于0.05W/m
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K，耐温不低于800℃，经过疏水处理。
[0009]优选的，上述超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料中，所述氧化铝纤维布增强陶瓷基复合材料的氧化铝纤维布中氧化铝质量含量不低于70%，厚度为0.2~0.4mm。
[0010]优选的，上述超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料中，所述贴片单元排布的周期大小为30~80mm，贴片单元大小为周期单元的60~95%，周期单元厚度为0.01~0.03mm、电阻率为0.1~1.0Ω
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cm；所述第一、第二、第三有耗电磁周期结构层的周期单元大小相同，贴片单元大小依次减小，电阻率依次变大。
[0011]一种上述超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将以玻璃为粘结相、贵金属及贵金属氧化物混合物为导电相的高温电阻涂料采用丝网印刷工艺印制在氧化铝纤维布表面，经干燥烧结后，得到烧结于氧化铝纤维布表面的第一有耗电磁周期结构层；采用相同工艺步骤，完成第二、第三有耗电磁周期结构层制备；（2）由内到外依次层铺粘接层连续氧化物陶瓷纤维织物、第一气凝胶复合材料隔热层、附着于氧化铝纤维布表面的第一有耗电磁周期结构层、第二气凝胶复合材料隔热层、
附着于氧化铝纤维布表面的第二有耗电磁周期结构层、第三气凝胶复合材料隔热层、附着于氧化铝纤维布表面的第三有耗电磁周期结构层、第四气凝胶复合材料隔热层、防热层连续氧化物陶瓷纤维织物得到层铺件，然后采用框架式工装将层铺件固定好，对层铺件进行打孔处理，然后采用氧化物陶瓷纤维缝合线过孔对层铺件进行缝合，完成编织件制备；（3）采用溶胶
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凝胶法将步骤（2）得到的编织件进行反复浸渍和凝胶化，然后热处理，得到复合材料粗坯；（4）将步骤（3）得到的复合材料粗坯放置于模具上，将碳纤维预浸料层铺于粘接层表面，然后采用真空袋压或者热压罐成型工艺完成碳纤维预浸料固化，脱模，机械加工，得到超宽频防隔热/隐身/承载/本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料，其特征在于，由内到外依次包括承载/电磁屏蔽层（1）、粘接层（2）、第一气凝胶复合材料隔热层（3）、第一有耗电磁周期结构层支撑层（4）、第一有耗电磁周期结构层（5）、第二气凝胶复合材料隔热层（6）、第二有耗电磁周期结构层支撑层（7）、第二有耗电磁周期结构层（8）、第三气凝胶复合材料隔热层（9）、第三有耗电磁周期结构层支撑层（10）、第三有耗电磁周期结构层（11）、第四气凝胶复合材料隔热层（12）、防热层（13），所述承载/电磁屏蔽层（1）为碳纤维增强树脂基复合材料，所述粘接层（2）和防热层（13）均为连续氧化物陶瓷纤维织物增强氧化物陶瓷基复合材料，所述第一气凝胶复合材料隔热层（3）、第二气凝胶复合材料隔热层（6）、第三气凝胶复合材料隔热层（9）、第四气凝胶复合材料隔热层（12）均为氧化物陶瓷纤维毡增强氧化物气凝胶复合材料，所述第一有耗电磁周期结构层支撑层（4）、第二有耗电磁周期结构层支撑层（7）、第三有耗电磁周期结构层支撑层（10）均为氧化铝纤维布增强陶瓷基复合材料，所述氧化铝纤维布增强陶瓷基复合材料中的陶瓷基体与粘接层（2）和防热层（13）的连续氧化物陶瓷纤维织物增强氧化物陶瓷基复合材料中的陶瓷基体相同，所述第一有耗电磁周期结构层（5）、第二有耗电磁周期结构层（8）、第三有耗电磁周期结构层（11）分别由烧结于第一有耗电磁周期结构层支撑层（4）、第二有耗电磁周期结构层支撑层（7）、第三有耗电磁周期结构层支撑层（10）的氧化铝纤维布表面、呈现周期性阵列排布的贴片单元构成。2.根据权利要求1所述的超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料，其特征在于，所述碳纤维增强树脂基复合材料为碳纤维织物增强环氧、酚醛、不饱和聚酯、氰酸酯、双马来酰亚胺或聚酰亚胺复合材料，所述碳纤维增强树脂基复合材料厚度不低于1mm。3.根据权利要求1所述的超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料，其特征在于，所述粘接层（2）和防热层（13）的连续氧化物陶瓷纤维织物增强氧化物陶瓷基复合材料在1~12GHz频段范围内介电常数实部不大于4.0，介电损耗不大于0.1，拉伸强度不低于100MPa。4.根据权利要求1所述的超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料，其特征在于，所述氧化物陶瓷纤维毡增强氧化物气凝胶复合材料在1~12GHz频段范围内介电常数实部不大于1.5，介电损耗不大于0.05，密度不大于0.5g/cm3，室温热导率不大于0.05W/m
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K，耐温不低于800℃，经过疏水处理。5.根据权利要求1所述的超宽频防隔热/隐身/承载/电磁屏蔽一体化复合材料，其特征在于，所述氧化铝纤维布增强陶瓷基复合材料的氧化铝纤维...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海韬，孙逊，黄文质，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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