【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸波复合材料，具体为一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层、宽频吸波/承载复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着多站点雷达的布控和雷达探测频率范围逐渐变宽，航空航天飞行器的发展对宽频吸波承载一体化材料提出了迫切需求。目前，多层复合粘接吸波材料已经逐渐不能满足飞行器高承载的需求，结构吸波型复合材料因具有广阔的设计空间和多功能兼容性，成为吸波材料发展的必然趋势。
2、复合材料通常由纤维、界面和基体组成。近些年，结构吸波型复合材料的研究主要集中于以纤维作为损耗单元，实现复合材料的性能/功能目标。具体地说，对纤维预制体进行吸波结构设计，包括多元纤维混编结构和夹层纤维混铺结构。其中，针对多元纤维混编结构的研究主要指梯度阻抗渐变多元纤维混编宽带吸波结构，其在x和ku波段(8.2～18ghz)内反射损耗(rl)＜-10db，未能实现更宽频段电磁波有效吸收。
3、针对夹层纤维混铺结构的研究主要指电梯度分布碳化硅纤维增强陶瓷基超宽频吸波复合材料，具体采用双面胶，将满足电损耗要求的二维碳化硅纤维布粘接于高阻碳化硅纤维织物表面，然后利用激光加工工艺按周期单元尺寸刻蚀二维碳化硅纤维布，形成离散的损耗纤维周期结构，由此制得的碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料在3～40ghz频段内反射损耗小于-7db。可见采用激光加工工艺将碳化硅纤维布刻蚀成周期结构，破坏了损耗层内纤维的连续性，可能对复合材料层间结合和力学性能不利。
4、为此，提供一种兼具优良宽频吸波性能和力学性能的结构吸波型复合材料具有重要的意义。>
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的不足，本专利技术主要针对现有技术中采用激光加工工艺将碳化硅纤维布刻蚀成周期结构，破坏了损耗层内纤维的连续性，可能对复合材料层间结合和力学性能不利的技术问题。本专利技术提供一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层、宽频吸波/承载复合材料及其制备方法和应用。该方法通过对其周期结构参数和电磁性能参数的协同调控，可以实现阻抗匹配和电磁衰减的协同优化，从而拓宽结构吸波型复合材料的有效吸收带宽；同时，石墨烯界面的引入有利于改善纤维和基体之间的界面容性，对复合材料力学性能的提高有积极作用。
2、本专利技术第一个目的是提供一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层，包括：
3、连续氧化物纤维布；
4、将所述连续氧化物纤维布上划分成阵列排布的多个方形区域；
5、所述连续氧化物纤维布上位于每个所述方形区域内均设有石墨烯界面单元层。
6、优选的，每个方形区域的边长为10～60mm。
7、优选的，所述连续氧化物纤维布包括连续石英纤维布、连续氧化铝纤维布、连续莫来石纤维布或连续高硅氧纤维布。
8、优选的，每个所述石墨烯界面单元层的面积与对应所述方形区域面积的比值为30～90％。
9、本专利技术第二个目的是提供一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层的制备方法，包括以下步骤：
10、在连续氧化物纤维布表面原位生长，获得石墨烯界面层；
11、在石墨烯界面层上划分成阵列排布的多个方形区域；
12、对每个方形区域的石墨烯界面层通过刻蚀获取石墨烯界面单元层；
13、即得含有石墨烯超构界面的吸波单元层。
14、优选的，所述石墨烯界面层是按照以下步骤制得：
15、以连续氧化物纤维布为基底，以甲烷、甲醇、甲醛、甲酸中的一种或多种为气态碳源，通过沉积法在基底表面沉积石墨烯界面层；
16、其中，通过气态碳源与水蒸气相结合的方式调节先驱体中的c、h、o比例；
17、沉积时的温度为1050～1450℃，气态碳源流量为50～500sccm，水蒸气流量为15～65sccm，沉积时间为30～480min。
18、本专利技术第三个目的是提供一种宽频吸波/承载复合材料，包括：
19、多层设置的连续氧化物纤维布层；
20、相邻两层连续氧化物纤维布层之间夹设有含有石墨烯超构界面的吸波单元层。
21、优选的，所述连续氧化物纤维布层包括至少叠层设置5层的连续氧化物纤维布；
22、相邻上一层含有石墨烯超构界面的吸波单元层中的每个所述石墨烯界面单元层的面积与对应所述方形区域面积的比值为30～50％；
23、相邻下一层含有石墨烯超构界面的吸波单元层中的每个所述石墨烯界面单元层的面积与对应所述方形区域面积的比值为60～90％。
24、本专利技术第四个目的是提供一种权利要求7或8所述的宽频吸波/承载复合材料的制备方法，包括以下步骤：
25、将连续氧化物纤维布层和含有石墨烯超构界面的吸波单元层进行交替铺层，并置于模型中，随后向模型中加入复合材料树脂基体，经真空袋热压工艺成型后脱模，即得宽频吸波/承载复合材料；
26、其中，所述复合材料树脂基体包括环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂中的一种。
27、本专利技术第五个目的是提供一种宽频吸波/承载复合材料在吸波领域中的应用。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
29、本专利技术提供的一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层、宽频吸波/承载复合材料及其制备方法和应用，
30、本专利技术提出了一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层、宽频吸波/承载复合材料及其制备方法和应用，该复合材料以结构吸波型复合材料中界面作为损耗单元，以柔性连续氧化物纤维布为结构性基底，采用原位生长的方法在纤维布表面制备石墨烯界面，之后利用等离子体刻蚀技术实现不同周期单元尺寸石墨烯的刻蚀。通过对其周期结构参数和电磁性能参数的协同调控，可以实现阻抗匹配和电磁衰减的协同优化，从而拓宽结构吸波型复合材料的有效吸收带宽(eab，rl＜-10db所对应的频率带宽)；同时，石墨烯界面的引入有利于改善纤维和基体之间的界面容性，对复合材料力学性能的提高有积极作用。
31、本专利技术通过化学气相沉积(cvd)技术在纤维表面原位生长石墨烯界面，其厚度均匀，石墨化程度高，与生长基底结合紧密。通过调控沉积工艺参数，可以调整石墨烯的结晶度和厚度，由此调节损耗层内周期单元的介电性能和方块电阻；同时，石墨烯厚度仅为几个纳米，具有优异的等离子体加工性，可实现电磁-刻蚀协同；超构界面的引入有利于增加电磁波的透过率，减小反射率，优化复合材料的阻抗匹配性能，进而提高复合材料的宽频吸波性能。
32、本专利技术中石墨烯超构界面的引入改善了连续氧化物纤维和树脂基体之间的界面容性，提高了复合材料的界面结合强度，有利于提升复合材料的力学性能，实现电磁-力学协同；
33、本专利技术获得的基于石墨烯超构界面的宽频吸波/承载复合材料在测试频段内的eab达15.3ghz，覆盖2.7～18ghz。同时，弯曲强度达550mpa，实现宽频吸波和承载协同；
34、本专利技术公开的基于石墨烯超构界面的宽频吸波/承载复合材料，在入射角为0～40°范围内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，每个方形区域的边长为10～60mm。
3.根据权利要求1所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，所述连续氧化物纤维布包括连续石英纤维布、连续氧化铝纤维布、连续莫来石纤维布或连续高硅氧纤维布。
4.根据权利要求1所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，每个所述石墨烯界面单元层的面积与对应所述方形区域面积的比值为30～90％。
5.一种权利要求1～4任一项所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层的制备方法，其特征在于，所述石墨烯界面层是按照以下步骤制得：
7.一种宽频吸波/承载复合材料，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的宽频吸波/承载复合材料，其特征在于，所述连续氧化物纤维布层包括至少叠层设置5层的连续氧化物纤维布；
9.一种权利要求7或8所述的
10.一种权利要求7或8所述的宽频吸波/承载复合材料在吸波领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，每个方形区域的边长为10～60mm。
3.根据权利要求1所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，所述连续氧化物纤维布包括连续石英纤维布、连续氧化铝纤维布、连续莫来石纤维布或连续高硅氧纤维布。
4.根据权利要求1所述的含有石墨烯超构界面的吸波单元层，其特征在于，每个所述石墨烯界面单元层的面积与对应所述方形区域面积的比值为30～90％。
5.一种权利要求1～4任一项所述的含有石墨烯超构...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶昉，宋强，曹雨宸，梁杰，黄博，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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