【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料及其制备方法，属于吸波材料制备。
技术介绍
1、芳纶纸蜂窝是一种新型的轻质结构夹芯材料，具有密度低、力学性能高、耐热性能好等优点，主要用于轻质夹层结构中，在飞行器中得到了广泛的应用。随着探测技术的发展，对飞行器提出了吸波频带更宽、吸收效果更强的隐身需求，芳纶纸蜂窝具有优异的电磁波透过性能，不具有电磁波吸收性能，无法直接用于吸波领域。常规的思路则是通过在芳纶纸透波蜂窝壁上引入电磁波吸收剂的方式来实现。
2、目前，现有芳纶纸吸波蜂窝大多通过先将不具有电磁损耗功能的普通芳纶纸制备成芳纶纸透波蜂窝，再在芳纶纸透波蜂窝的蜂窝壁上浸渍电磁波吸收剂胶液，最后固化成型的工艺过程实现。如专利cn114228266a中，通过梯度浸渍的方式，在沿蜂窝孔格或垂直蜂窝孔格的方向上，吸收剂梯度分布，获得阻抗匹配结构，获得较好的吸波性能。但浸渍方法获得的吸波蜂窝，吸收剂附着于孔壁上，易脱落，耐环境性能较差，且浸渍工艺较难控制，工艺稳定性差。浸渍工艺无法应用大长径比碳纤维和磁性纤维类吸收剂，导致芳纶纸吸波蜂窝磁损耗性能低，另外浸渍工艺可控性差，造成芳纶纸吸波蜂窝的电磁性能稳定性不高。
3、为了避免浸渍型吸波蜂窝的缺点，在一种介电损耗芳纶纸、吸波蜂窝及制备方法(cn112553942a)专利中，提出了在芳纶纸中加入碳纤维吸收剂的方法，得到吸波芳纶纸，再制备形成吸波蜂窝。该方法的优点是，吸收剂在芳纶纸中，耐环境性能好，吸收剂加入量可以精确控制，工艺稳定；但是该方法受制于掺混造纸工艺，只能加入
4、为了获得阻抗匹配结构，目前常用的方法有在蜂窝片材层间引入吸波层，进行吸波结构设计，获得吸波性能良好的吸波蜂窝复合材料，如论文a型蒙皮复合蜂窝结构设计及其吸波性能(复合材料学报，2022，39(3)：1180-1185)。但该结构中两层蜂窝片的孔格交点处会形成应力集中点，极易破坏，从而降低整体结构的抗压能力；且蜂窝层间胶接面较多，也会影响整体结构的可靠性。
5、上述研究中所提及的最终获得的吸波蜂窝均是平板状的，在某些曲面构件(如进气道)上并不能适用，且固化好的蜂窝无法弯曲改变形状。对于匀质吸波蜂窝，可以通过加工表面获得需要的曲面形状。但对于阻抗匹配性吸波结构，各层的厚度均不能改变，不能加工，无法获得曲面的外轮廓。
6、一种具有阻抗匹配结构的吸波蜂窝及其制备方法(cn115891293a)专利中，在芳纶纸上涂覆吸收剂，利用模板法制备吸波蜂窝，在孔格方向上具有阻抗匹配结构。通过纹单元叠加，蜂窝孔格内插入棒材，对蜂窝孔壁施加压力，确保芯条胶的粘接强度。该专利中制备方法决定了无法通过未固化吸波蜂窝芯材制备形成曲面状的吸波蜂窝。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不同，提供了工艺易于控制，吸波性能、力学性能优异的，可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料及制备方法，在超宽频率范围内具有优异的吸波性能。
2、本专利技术结合多层吸波蜂窝的特点，提出了一种具有阻抗匹配性结构的，可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料及制备方法。根据电性能设计，在未固化蜂窝芯材孔格内，不同的位置置入不同电磁特性的吸波胶膜层，沿孔格方向电磁特性呈梯度变化，得到阻抗匹配结构。将吸波蜂窝贴覆于产品或模具的表面(曲面)上固化，得到热定型后的吸波蜂窝芯材；上下表面分别与透波蒙皮粘接，获得性能优异的吸波蜂窝复合材料，满足曲面类产品的隐身需求。
3、本专利技术的技术解决方案：
4、一种可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料，包括上蒙皮、下蒙皮、蜂窝芯材和吸波胶膜层；蜂窝芯材由未固化蜂窝芯材进行固化而成；吸波胶膜层位于蜂窝芯材的孔格内，包含吸波胶膜层的蜂窝芯材位于上蒙皮、下蒙皮之间。
5、进一步地，所述的吸波蜂窝复合材料，根据电性能设计，在未固化蜂窝芯材的孔格内，不同的位置置入不同电磁特性的吸波胶膜层，沿孔格方向电磁特性呈梯度变化，得到阻抗匹配结构。将包含吸波胶膜层的未固化蜂窝芯材贴覆于产品或模具的表面(曲面)上固化，得到热定型后的吸波蜂窝芯材；吸波蜂窝芯材的上下表面分别与透波蒙皮粘接，获得优异的吸波性能，满足曲面类产品的隐身需求。
6、进一步地，所述的未固化蜂窝芯材，为芳纶纸浸渍酚醛树脂，烘干后去除溶剂；酚醛树脂为未固化状态，未固化蜂窝芯材具有热定型能力。
7、进一步地，所述的吸波胶膜层是由吸收剂、胶黏剂和承载层组成，厚度为0.2mm～2mm。
8、进一步地，所述的吸收剂具有电磁损耗能力，为炭黑、石墨片、碳纤维、石墨烯、碳纳米管等中的一种或几种，含量为0.1wt％～30wt％。
9、进一步地，所述的胶黏剂为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂中的一种，优选为酚醛树脂。
10、进一步地，所述的承载层为石英纤维布、玻璃纤维布等透波纤维布中的一种，厚度为0.04mm～0.2mm。
11、进一步，进行电性能设计，确定吸收剂种类；利用电磁仿真软件，计算和优化得到最佳的梯度渐变的吸波结构，确定吸波蜂窝中吸波胶膜层的层数、吸波胶膜层在蜂窝孔格内的位置、各吸波胶膜层的厚度和吸收剂的含量。
12、进一步地，所述的上蒙皮、下蒙皮为透波树脂基复合材料，包含增强层和基体。其中增强层为石英纤维布、玻璃纤维布等透波纤维布中的一种；基体为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂中的一种。
13、一种可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料的制备方法，通过以下步骤实现：
14、第一步，制备未固化蜂窝芯材；
15、第二步，制备吸波胶膜层；
16、第三步，依据电性能设计，在未固化蜂窝芯材的孔格内置入吸波胶膜层，得到吸波蜂窝芯材；
17、第四步，将吸波蜂窝芯材进行热定型；
18、第五步，将吸波蜂窝芯材与透波蒙皮粘接，得到吸波蜂窝复合材料。
19、进一步地，所述的未固化蜂窝芯材，为芳纶纸浸渍酚醛树脂，烘干后去除溶剂；酚醛树脂为未固化状态，未固化蜂窝芯材具有热定型能力。
20、进一步地，所述的吸波胶膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，包括上蒙皮、下蒙皮、蜂窝芯材和吸波胶膜层；蜂窝芯材由未固化蜂窝芯材进行固化而成；吸波胶膜层位于蜂窝芯材的孔格内，包含吸波胶膜层的蜂窝芯材位于上蒙皮、下蒙皮之间。
2.根据权利要求1所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，所述吸波蜂窝复合材料采用以下步骤制备而成：根据电性能设计，在未固化蜂窝芯材的孔格内的不同位置置入不同电磁特性的吸波胶膜层，沿孔格方向电磁特性呈梯度变化，得到阻抗匹配结构，将包含吸波胶膜层的未固化蜂窝芯材贴覆于模具的表面上固化，得到热定型后的吸波蜂窝芯材；吸波蜂窝芯材的上下表面分别与上蒙皮、下蒙皮粘接。
3.根据权利要求2所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，所述未固化蜂窝芯材为芳纶纸浸渍酚醛树脂，烘干后去除溶剂，酚醛树脂为未固化状态，未固化蜂窝芯材具有热定型能力。
4.根据权利要求1所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，所述吸波胶膜层包含吸收剂、胶黏剂和承载层，所述吸波胶膜层的厚度为0.2mm～2mm；所述吸收剂具有电磁损耗能力，为炭黑、石墨片、碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的至少一种，
5.根据权利要求4所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，通过进行电性能设计确定吸收剂种类；利用电磁仿真软件计算和优化得到最佳的梯度渐变的吸波结构，确定吸波蜂窝中吸波胶膜层的层数、吸波胶膜层在蜂窝孔格内的位置、各吸波胶膜层的厚度和吸收剂的含量。
6.根据权利要求1所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，所述上蒙皮、下蒙皮为透波树脂基复合材料，包含增强层和基体，其中增强层为石英纤维布、玻璃纤维布中的一种；基体为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂中的一种。
7.一种可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述吸波胶膜层为未固化的，呈柔性的状态，便于裁剪成蜂窝孔格的尺寸和形状；通过进行电性能设计确定吸收剂种类；利用电磁仿真软件计算和优化得到最佳的梯度渐变的吸波结构，确定吸波蜂窝中吸波胶膜层的层数、在蜂窝孔格内的位置、各吸波胶膜层的厚度和吸收剂的含量。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述置入吸波胶膜层，是按照未固化蜂窝芯材的孔格尺寸和形状裁剪吸波胶膜层，再将吸波胶膜按照设计的顺序依次推入到蜂窝孔格内相应的位置；吸波胶膜层的尺寸略大于蜂窝孔格尺寸，保证吸波胶膜层置入孔格内后位置保持不变，且能随着孔格尺寸的变化而发生一定的形变，与蜂窝孔壁粘接牢靠。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将吸波蜂窝芯材进行热定型，是将未固化状态的吸波蜂窝放置于模具表面上，采用真空袋压或热压罐工艺固化，固化温度为180℃～200℃，固化时间为2h～4h；所述将吸波蜂窝芯材与上蒙皮、下蒙皮粘接，其中蒙皮为透波树脂基复合材料，粘接时蒙皮为固化状态或未固化状态，蒙皮与吸波蜂窝芯材之间使用板-芯胶粘接。
...【技术特征摘要】
1.一种可用于曲面成型的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，包括上蒙皮、下蒙皮、蜂窝芯材和吸波胶膜层；蜂窝芯材由未固化蜂窝芯材进行固化而成；吸波胶膜层位于蜂窝芯材的孔格内，包含吸波胶膜层的蜂窝芯材位于上蒙皮、下蒙皮之间。
2.根据权利要求1所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，所述吸波蜂窝复合材料采用以下步骤制备而成：根据电性能设计，在未固化蜂窝芯材的孔格内的不同位置置入不同电磁特性的吸波胶膜层，沿孔格方向电磁特性呈梯度变化，得到阻抗匹配结构，将包含吸波胶膜层的未固化蜂窝芯材贴覆于模具的表面上固化，得到热定型后的吸波蜂窝芯材；吸波蜂窝芯材的上下表面分别与上蒙皮、下蒙皮粘接。
3.根据权利要求2所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，所述未固化蜂窝芯材为芳纶纸浸渍酚醛树脂，烘干后去除溶剂，酚醛树脂为未固化状态，未固化蜂窝芯材具有热定型能力。
4.根据权利要求1所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，所述吸波胶膜层包含吸收剂、胶黏剂和承载层，所述吸波胶膜层的厚度为0.2mm～2mm；所述吸收剂具有电磁损耗能力，为炭黑、石墨片、碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的至少一种，含量为0.1wt％～30wt％；所述胶黏剂为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂中的一种；所述承载层为石英纤维布、玻璃纤维布中的一种，厚度为0.04mm～0.2mm。
5.根据权利要求4所述的吸波蜂窝复合材料，其特征在于，通过进行电性能设计确定吸收剂种类；利用电磁仿真软件计算和优化得到最佳的梯度渐变的吸波结构，确定吸波蜂窝中吸波胶膜层的层数、吸波胶膜层在...
【专利技术属性】
技术研发人员：马向雨，孙晓鹏，严云萍，刘冉，邓文泽，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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