复合吸波超材料及其制备方法技术

复合吸波超材料及其制备方法，为了解决降低吸波涂层密度、增加吸收带宽，使得吸波涂层能够可弯曲、易折叠、耐冲击的问题，包括吸波涂层，其内部和顶面被间隙分隔为按照周期、非周期或准周期型排列的图形单元的组合，吸波涂层表面均匀涂敷聚氨酯，间隙填充聚氨酯，吸波涂层有效吸收带宽为6GHz

【技术实现步骤摘要】
复合吸波超材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于吸波材料领域，涉及一种复合吸波超材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着手机、计算机等设备的广泛应用，人们在享受电子设备带来便利的同时，也逐渐重视到电磁波产生的危害。宽频、高性能、轻质量、多功能的吸波材料，能够减小甚至消除电磁波造成的危害，成为研究的热点方向。其中，羰基铁粉作为目前最常用的雷达吸收剂之一，具有磁损耗能力强、吸收性能好、性价比高的优点，但其制造的吸波涂层存在密度大、有效吸收带宽窄等缺点，并且随着日渐复杂的应用环境，吸波涂层可弯曲、易折叠、耐冲击等性能需求逐渐增加，现有的吸波超材料限制了其进一步应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决降低吸波涂层密度、增加吸收带宽，使得吸波涂层能够可弯曲、易折叠、耐冲击的问题，提出如下技术方案：一种复合吸波超材料，包括吸波涂层，其内部和顶面被间隙分隔为按照周期、非周期或准周期型排列的图形单元的组合，吸波涂层表面均匀涂敷聚氨酯，间隙填充聚氨酯，吸波涂层有效吸收带宽为6GHz
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18GHz。
[0004]进一步的，将球状羰基铁粉与聚氨酯按照质量比(1～7)：1混合，通过搅拌机搅拌10
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30min，再放入超声震荡仪，并在低于30℃的温度下超声震荡10
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30min，聚氨酯将球状的羰基铁粉包裹、连接，形成均匀的混合物，混合液置于铝板上，涂抹混合液使其均匀平铺在铝板上，并形成薄厚一致的吸波涂层，随后将其在室温下静置至表层凝固，形成内部未完全凝固的吸波涂层制备为吸波涂层。
[0005]进一步的，图形单元为三角形或正方形单元，图形单元按照彭罗斯准周期结构、六重对称结构、四重对称结构排列而组合形成模具。
[0006]本专利技术还涉及一种复合吸波超材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]一定比例的羰基铁粉和聚氨酯均匀混合后平铺于平板上静置，待表层凝固，形成内部未完全凝固的吸波涂层；
[0008]使用模具压印内部未完全凝固的吸波涂层，模具是内部镂空的图形单元按照周期、非周期或准周期型排列而组合成的图形结构，模具表面涂覆有固体石蜡；
[0009]模具的各图形单元的壁嵌入吸波涂层内部，且未将吸波涂层底面分割，吸波涂层内部及顶面被模具图形单元的壁按照周期、非周期或准周期型排列分隔，保持恒力直至吸波涂层完全凝固；
[0010]融化模具表面的固体石蜡，将模具和吸波涂层分离，吸波涂层因与模具的壁分离而形成结构间隙，间隙将吸波涂层内部及表面分隔为按照周期、非周期或准周期型排列的图形单元的组合；
[0011]吸波涂层表面均匀涂敷聚氨酯，聚氨酯沉降并凝固在所述吸波涂层的间隙中，形成间隙及表面均匀涂覆聚氨酯的吸波涂层，得到复合吸波超材料。
[0012]进一步的，模具图形单元为三角形或正方形单元，图形单元按照彭罗斯准周期结构、六重对称结构、四重对称结构排列而组合形成模具。
[0013]进一步的，模具单元图形的壁高大于吸波涂层的高度。
[0014]进一步的，模具是由树脂通过3D打印机打印取得，模具单元图形的壁高是4～6mm，壁长是5～10mm，吸波涂层的高度是1～3mm。
[0015]进一步的，模具单元图形的壁厚是0.8mm～2mm，吸波涂层的高度是2mm，壁长是5或7或10mm。
[0016]进一步的，所述步骤S1的具体步骤是：将球状羰基铁粉与聚氨酯按照质量比(1～7)：1混合，通过搅拌机搅拌10
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30min，再放入超声震荡仪，并在低于30℃的温度下超声震荡10
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30min，聚氨酯将球状的羰基铁粉包裹、连接，形成均匀的混合物，混合液置于铝板上，涂抹混合液使其均匀平铺在铝板上，并形成薄厚一致的吸波涂层，随后将其在室温下静置至表层凝固，形成内部未完全凝固的吸波涂层。
[0017]进一步的，模具表面涂覆固体石蜡的方法是：手持固体石蜡涂抹在模具的表面上，使模具的壁沾有石蜡，随后放入40～60℃的干燥箱中，加热使固体石蜡融化流经整个模具表面，并放置室温冷却；模具和吸波涂层分离的方法是：将凝固的吸波涂层及与其凝固而固定的模具一并放入40～60℃的干燥箱中，保温一段时间使石蜡融化，将模具和涂层分离，再用纸巾擦光吸波涂层表面及间隙间的石蜡残留。
[0018]有益效果：本专利技术通过间隙将吸波涂层分隔为按照周期、非周期或准周期型排列的图形单元的组合，能够降低吸波涂层密度，增加吸收带宽，且吸波涂层表面均匀涂敷聚氨酯，间隙填充聚氨酯，使得吸波涂层能够可弯曲、易折叠、耐冲击。
附图说明
[0019]图1是3D打印模具图。
[0020]图2是复合吸波超材料的样品图。
[0021]图3是复合吸波超材料的微观结构形貌图。
[0022]图4是不同结构型复合吸波超材料单元尺寸变化的反射损耗对比图。
[0023]图5是复合吸波超材料的卷曲、折叠图。
[0024]图6是复合吸波超材料的微观结构原理图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供了一种结构型复合吸波超材料制备与成型的方法，并对结构型超材料进行反射损耗测试，发现在一定质量、厚度下，具有不同几何结构的吸波涂层对电磁波的吸收性能具有相似性，符合Plank
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Rozanov带宽——厚度极限。
[0026]所提及的复合吸波超材料制备方法包括以下步骤：
[0027]S1.一定比例的羰基铁粉和聚氨酯均匀混合后平铺于平板上静置，待表层凝固，形成内部未完全凝固的吸波涂层。
[0028]该步骤中，将羰基铁粉和聚氨酯均匀混合，在此基础上制得1～3mm厚的平面的吸波涂层。
[0029]在一种实施例中，聚氨酯优选为上海鹤城高分子科技有限公司生产的浇筑型聚氨
酯，将其与球状羰基铁粉混合，所得微观形貌图如图3所示，聚氨酯将球状的羰基铁粉包裹、连接形成均匀的混合物。
[0030]在一种实施例中，羰基铁粉和聚氨酯可选质量比为(1～7)：1，优选质量比为6：1。测得各组反射损耗值后发现，吸收峰值会随羰基铁粉和聚氨酯比例的增大逐渐向高频移动，为使结构型吸波涂层的吸收峰值能够显示在整个频率范围内，并且达到需求吸收效果，确定为该优选比例。
[0031]在一种实施例中，确定羰基铁粉和聚氨酯质量比为6：1后，将羰基铁粉240g、聚氨酯40g加入一次性塑料杯中，然后放入搅拌机中搅拌10
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30min，再放入超声震荡仪进行超声震荡，控制超声震荡仪的温度，使其低于30℃并连续震荡10
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30min，设定30℃的目的在于若温度持续升高，聚氨酯在搅拌的过程中会逐渐粘稠，不利于后续的实验进行。重复多次该步骤，使羰基铁粉和聚氨酯均匀混合，通过取一部分混合溶液缓慢倾倒，液体能够连成串并连续下落，判断为分布均匀的混合液。
[0032]在一种实施例中，将250g的混合液置于200
×
200
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合吸波超材料，其特征在于，包括吸波涂层，其内部和顶面被间隙分隔为按照周期、非周期或准周期型排列的图形单元的组合，吸波涂层表面均匀涂敷聚氨酯，间隙填充聚氨酯，吸波涂层有效吸收带宽为6GHz
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18GHz。2.如权利要求1所述的复合吸波超材料，其特征在于，将球状羰基铁粉与聚氨酯按照质量比(1～7)：1混合，通过搅拌机搅拌10
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30min，再放入超声震荡仪，并在低于30℃的温度下超声震荡10
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30min，聚氨酯将球状的羰基铁粉包裹、连接，形成均匀的混合物，混合液置于铝板上，涂抹混合液使其均匀平铺在铝板上，并形成薄厚一致的吸波涂层，随后将其在室温下静置至表层凝固，形成内部未完全凝固的吸波涂层制备为吸波涂层。3.如权利要求1所述的复合吸波超材料，其特征在于，图形单元为三角形或正方形单元，图形单元按照彭罗斯准周期结构、六重对称结构、四重对称结构排列而组合形成模具。4.一种复合吸波超材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：一定比例的羰基铁粉和聚氨酯均匀混合后平铺于平板上静置，待表层凝固，形成内部未完全凝固的吸波涂层；使用模具压印内部未完全凝固的吸波涂层，模具是内部镂空的图形单元按照周期、非周期或准周期型排列而组合成的图形结构，模具表面涂覆有固体石蜡；模具的各图形单元的壁嵌入吸波涂层内部，且未将吸波涂层底面分割，吸波涂层内部及顶面被模具图形单元的壁按照周期、非周期或准周期型排列分隔，保持恒力直至吸波涂层完全凝固；融化模具表面的固体石蜡，将模具和吸波涂层分离，吸波涂层因与模具的壁分离而形成结构间隙，间隙将吸波涂层内部及表面分隔为按照周期、非周期或准周期型排列的图形单元的组合；吸波涂层表面均匀涂敷聚氨酯，聚氨酯沉降并凝固在所述吸波涂层的间隙中，形成间隙及表面均...

【专利技术属性】
技术研发人员：段玉平，马欣然，黄灵玺，庞慧芳，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：