[发明专利]一种具有透波、隔热和承载性能的天线窗构件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有透波、隔热和承载性能的天线窗构件及其制备方法。所述天线窗构件包括刚性隔热瓦纤维骨架；弥散在所述刚性隔热瓦纤维骨架中的二氧化硅气凝胶弥散相；以及施加于所述天线窗构件的外侧的高发射率涂层。所述制备方法包括：提供骨架坯体；在骨架坯体上涂上高发射率涂层并烧结，得到烧结坯体；使烧结坯体复合二氧化硅气凝胶，得到气凝胶复合坯体；对气凝胶复合坯体进行加工，得到具有规定尺寸的天线窗构件。本发明所制得的天线窗构件的耐温性得到大幅提高，隔热效果好，透波率可达80％以上，拉伸强度可接近10MPa，半球全谱发射率不低于0.85，尤其适用于高速飞行器的天线窗。

技术领域

本发明涉及功能复合材料技术领域，尤其涉及一种具有透波、隔热和承载性能的天线窗构件及其制备方法。

背景技术

高速飞行器需要使用天线窗构件以实现电磁波的穿透，从而实现飞行轨迹精确控制。传统的天线窗构件的材料是一种多层复合材料，其中以酚醛树脂为外壳，纤维增强二氧化硅气凝胶为隔热层，相变材料为内层。所述多层复合材料的缺点是酚醛树脂外壳的耐温性不足；另一方面，二氧化硅气凝胶材料的介电常数大，导致天线窗构件的透波率不能满足使用要求。

刚性隔热瓦主要由石英纤维骨架和硼硅酸盐粘接相组成，也可添加氧化铝纤维、硼硅酸铝纤维、莫来石纤维等以提高其高温尺寸稳定性及高温隔热效果。中国专利CN101691138A、CN 102199042A、CN 105272322A分别公布了不同种类的刚性隔热瓦配方及其制备方法。中国专利CN 105502946A公布了一种高发射率涂层高发射率涂料配方及高发射率涂层制备方法。在高温服役工况下表面高发射率涂层可以将绝大部分的气动热流重新发射回背景空间，从而起到热防护效果。

二氧化硅气凝胶具有较好的隔热效果和较低的介电常数，因此被用作透波隔热材料。但是纯气凝胶的力学强度极低，且介电损耗较大，因此需要将刚性隔热瓦和二氧化硅气凝胶进行复合。

传统高速飞行器天线窗构件的缺点包括耐温性差(不耐高温)、密度高、强度低、透波率低等。随着技术的发展，高速飞行器的飞行速度越来越快、飞行里程越来越远，非常需要开发出更加耐高温、透波性能更好的天线窗构件材料，以满足先进高速飞行器对天线窗构件的透波、隔热、承载等性能的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有高速飞行器天线窗构件材料耐温性不足、透波率低、密度高、强度低等缺点，采用不同的技术方案来最终提供一种耐温性更高的、轻质的、表面强韧的、透波率高的天线窗构件及其制备方法，以供各种先进高速飞行器作为天线窗构件使用。

为此，本发明通过如下技术方案来实现本发明的目的：

1、一种天线窗构件，所述天线窗构件包括：刚性隔热瓦纤维骨架；弥散在所述刚性隔热瓦纤维骨架中的二氧化硅气凝胶弥散相；以及施加于所述天线窗构件的外侧的高发射率涂层。

2、根据技术方案1所述的天线窗构件，所述天线窗构件具有外弧面、侧面、内弧面和平台部，所述外弧面位于所述天线窗构件外侧，所述侧面的上边缘与所述外弧面的周边相接，所述平台部与所述侧面的下边缘周边连接并向外展出，并且设置有至少两个沉孔。

3、根据技术方案1或2所述的天线窗构件，所述刚性隔热瓦纤维骨架包含1质量％至5质量％的氮化硼粘接剂、50质量％至99质量％的第一纤维和0质量％至49质量％的第二纤维；所述第一纤维选自由玻璃纤维和石英纤维组成的组；所述第二纤维选自由硅酸铝、氧化锆、氮化硼纤维、钇铝石榴石纤维和氧化铝纤维组成的组；优选的是，所述第一纤维为石英纤维，所述第二纤维为氧化铝纤维。

4、根据技术方案1至3中任一项所述的天线窗构件，所述高发射率涂层耐受大于或者等于1260℃的温度，并且半球全谱发射率大于或者等于0.85。