一种基于Ti3C2T制造技术

本发明专利技术涉及吸波复合材料技术领域，具体公开了一种基于Ti3C2T

【技术实现步骤摘要】
一种基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及吸波复合材料
，尤其涉及一种基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]新一代航空航天飞行器装备服役过程面临地面路基雷达、海上舰载雷达、空中雷达预警机和天基雷达系统的全方位单站、多站侦测威胁。为了降低装备雷达散射截面目标特性，提升雷达隐身和突防能力，除外形隐身设计外，在其表面使用高性能吸波材料已经成为必然选择。同时，考虑装备轻量化设计需求、大气中飞行时要面临的气动压力和加热效应等复杂力/热载荷工况要求、进气道等靠近发动机热源的关键散射部位的耐温要求，航空航天装备所使用的隐身材料必须满足轻质、耐高温、高强度、宽频吸波等性能要求。
[0003]目前报道的雷达吸波材料虽然可以在特定频段(多数为X、Ku波段)取得不错的吸波效果，但是还存在材料密度大、力学强度低、耐温能力差、宽频吸波能力不佳等性能缺陷，例如铁氧体类吸波材料密度可达4.9～7.6g/cm3，反射率小于
‑
10dB的有效吸收频带宽一般小于8GHz；碳粉等碳基吸波材料与导电聚合物等欧姆损耗型吸波材料虽然具备较低的材料密度，但其有效吸波频带宽度也大多在10GHz以下，长时耐温能力低于200℃，通常不具备力学承载能力；由周期结构金属图案和高分子电介质基体组成的吸波超材料，经过结构优化设计吸波频宽可达10GHz以上，但基于结构的谐振损耗吸波机理造成低频吸波时匹配的材料厚度大，金属图案和高分子介质基体密度较高，耐高温、抗氧化能力也较差。可见，现有的吸波材料在材料密度、吸收频带宽度、力学强度和耐温能力方面仍存在明显不足，难以满足航空航天装备雷达隐身需求和复杂力、热服役工况对材料提出的轻质、耐高温、高强度、宽频吸波的多功能一体化的性能要求。为解决上述问题，实现设计制备轻量化、高强度、耐高温、宽频吸波多功能一体化吸波材料的目标，本专利技术公开了一种基于Ti3C2Tx MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温树脂基宽频吸波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基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料及其制备方法，解决现有吸波材料存在的吸波频宽窄、材料密度大等缺陷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出了一种基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料，所述蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料为多层结构，从外至内依次包括耐高温树脂基复合材料透波蒙皮、蜂窝结构吸波层、耐高温树脂基复合材料反射蒙皮，所述蜂窝结构吸波层为耐高温MXene复合气凝胶材料填充的复合材料蜂窝结构。
[0006]优选的，上述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料中，所述耐高温MXene复合气凝胶材料为Ti3C2T
x MXene/SiO2复合气凝胶材料，密度为5～15mg/cm3，Ti3C2T
x MXene和SiO2质量比为1:4～4:1。
[0007]优选的，上述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料中，所述复合材料蜂窝结构为石英纤维或芳纶纤维增强聚酰亚胺复合材料蜂窝，所述复合材料蜂窝结构的厚度为5～10mm，蜂窝孔形状为六边形、矩形或三角形，蜂窝孔边长为2～10mm，孔壁厚度为0.2～0.5mm。复合材料蜂窝结构为复合材料提供力学承载功能，作为载体骨架保护MXene复合气凝胶吸波材料结构不受破坏，同时抑制感应涡旋电流，优化Ti3C2T
x MXene/SiO2复合气凝胶材料的阻抗匹配特性，增强电磁波吸收，与耐高温MXene复合气凝胶材料结合形成蜂窝结构吸波层能够提高复合材料的吸波性能。
[0008]优选的，上述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料中，所述耐高温树脂基复合材料透波蒙皮为石英纤维或芳纶纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料，厚度为0.5～2mm。耐高温树脂基复合材料透波蒙皮为复合材料提供表面封装保护、改善表面阻抗匹配效果、增进电磁波入射的功能。
[0009]优选的，上述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料中，所述耐高温树脂基复合材料反射蒙皮为碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料或碳纤维增强双马来酰胺树脂基复合材料，厚度为0.5～2mm。耐高温树脂基复合材料反射蒙皮为复合材料提供力学承载功能和将电磁波重新反射回复合材料内部进行二次吸收。
[0010]本专利技术还提供一种上述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)制备耐高温树脂基复合材料透波蒙皮；
[0012](2)将Ti3C2T
x MXene二维纳米材料水相分散液与水相硅溶胶搅拌均匀得到混合溶液，将纤维增强聚酰亚胺复合材料蜂窝置于模具中，倒入混合溶液至刚好浸没蜂窝，经冷冻冻实和真空冷冻干燥，得到耐高温MXene复合气凝胶材料填充的复合材料蜂窝结构；
[0013](3)制备耐高温树脂基复合材料反射蒙皮；
[0014](4)将耐高温树脂基复合材料反射蒙皮、耐高温MXene复合气凝胶材料填充的复合材料蜂窝结构、耐高温树脂基复合材料透波蒙皮依次自下而上叠层放置，层间使用高温胶膜，采用模压加热固化胶接的方法进行胶接成型，得到基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料。
[0015]优选的，上述的制备方法中，所述混合溶液中Ti3C2T
x
MXene和SiO2总浓度为5～15mg/mL，Ti3C2T
x MXene和SiO2的浓度比为1:4～4:1。
[0016]优选的，上述的制备方法中，所述步骤(1)中，制备耐高温树脂基复合材料透波蒙皮具体为：将纤维布按特定角度规则铺层至设定层数，所述纤维布为单向纤维布或平纹纤维布，采用真空袋辅助RTM方法完成聚酰亚胺树脂浸胶，模压加热固化成型。
[0017]优选的，上述的制备方法中，所述步骤(1)中，纤维布为单向纤维布或平纹纤维布，特定角度规则铺层为0
°
、90
°
交替正交铺层，层数为2
‑
10层。
[0018]优选的，上述的制备方法中，所述步骤(1)中，固化成型温度为280～300℃，固化时间为5～10h。
[0019]优选的，上述的制备方法中，所述步骤(2)中，Ti3C2T
x MXene二维纳米材料水相分散液的制备方法为：采用化学刻蚀剂刻蚀MAX相的TiAlC2陶瓷颗粒，得到分层结构Ti3C2T
x MXene，再经清洗、剥离得到Ti3C2T
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料，其特征在于，所述蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料为多层结构，从外至内依次包括耐高温树脂基复合材料透波蒙皮、蜂窝结构吸波层、耐高温树脂基复合材料反射蒙皮，所述蜂窝结构吸波层为耐高温MXene复合气凝胶材料填充的复合材料蜂窝结构。2. 根据权利要求1所述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料，其特征在于，所述耐高温MXene复合气凝胶材料为Ti3C2T
x MXene/SiO2复合气凝胶材料，密度为5~15mg/cm3，Ti3C2T
x MXene和SiO2质量比为1:4~4:1；所述复合材料蜂窝结构为石英纤维或芳纶纤维增强聚酰亚胺复合材料蜂窝，蜂窝厚度为5~10 mm，蜂窝孔形状为六边形、矩形或三角形，蜂窝孔边长为2~10 mm，孔壁厚度为0.2~0.5 mm。3. 根据权利要求1所述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料，其特征在于，所述耐高温树脂基复合材料透波蒙皮为石英纤维或芳纶纤维增强的聚酰亚胺树脂基复合材料，厚度为0.5~2 mm。4. 根据权利要求1所述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料，其特征在于，所述耐高温树脂基复合材料反射蒙皮为碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料或碳纤维增强双马来酰胺树脂基复合材料，厚度为0.5~2 mm。5. 一种如权利要求1~4任一项所述的基于Ti3C2T
x MXene气凝胶的蜂窝夹芯结构耐高温宽频吸波复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备耐高温树脂基复合材料透波蒙皮；（2）将Ti3C2T
x MXene二维纳米材料水相分散液与水相硅溶胶搅拌均匀得到混合溶液，将纤维增强聚酰亚胺复合材料蜂窝置于模具中，倒入混合溶液至刚好浸没蜂窝，经冷冻冻实和真空冷冻干燥，得到耐高温MXene复合气凝胶材料填充的复合材料蜂窝结构；（3）制备耐高温树脂基复合材料反射蒙皮；（4）将耐高温树脂基复合材料反射蒙皮、耐高温MX...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明龙，刘海韬，孙逊，
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：