[发明专利]一种基于三维成型的吸波体制备方法及相应的吸波体

说明书

本发明公开了一种基于三维成型的吸波体制备方法，其包含以下步骤：S1、制造三维成型的吸波材料模板；S2、在吸波材料模板的表面喷涂浆料，以形成第一涂层；S3、在吸波材料模板的内面喷涂浆料，以形成第二涂层。其优点是：可达到优异的电磁波吸收或屏蔽效果，同时还具有厚度薄、抗氧化、质量轻、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及高性能轻质电磁材料的设计和成型制造技术领域，具体涉及一种基于三维成型的吸波体制备方法及相应的吸波体。

背景技术

吸波材料在电磁防护和电磁干扰中应用广泛，电磁波在通过内部吸波微粒时经电阻损耗、介电损耗或磁损耗带来微波能量的损耗。相比以往电磁屏蔽材料，吸波材料不仅降低了材料表面的反射功率，同时也降低了材料的透射功率。从结构形式来分，吸波材料包括结构型和涂覆型两大类。其中，涂覆型吸波材料主要以喷涂制备为主，如在装备表面采用手工喷涂或机器人喷涂，制备的材料为薄膜形式，厚度薄，结构简单，内部形式难以设计；而结构型吸波材料以模压成型或切削制造为主，具有承载和实现部件功能的特点，通常厚度大，具有特定的形状，吸波频带较宽。当前吸波材料的设计和制备过程中都需要考虑“薄”、“轻”、“宽”、“强”的特点，然而从材料的特征来看，吸波材料在厚度、密度、吸收率、吸波频带上通常会相互制约。例如，为实现低厚度下的宽频吸波性能，吸波微粒的添加比例高，吸波材料密度大，易导致理化性能差。

吸波材料的制造通常以吸波材料的电磁设计为基础，根据设计的电磁特性合理选取相应的吸收剂和粘结剂，进而根据各种材料选取合适的制造工艺。三维成型作为一种新兴的制造方法，其基本原理是通过逐层制造的方式来完成样件的加工，这为样件的制备提供了更广泛的设计空间。在三维成型制备中，能够把吸波材料的内部结构考虑进来，即实现复杂微结构的设计和制造。针对高性能吸波材料的设计与制造，以往报道以多层设计为主，如专利CN105196638A提出一种宽频吸波承力复合材料及其制备方法，该材料由透波泡沫层、透波蒙皮、电损耗吸波层和屏蔽底层构成，采用二次固化工艺对宽频吸波承力复合材料进行制造。专利CN104979641A提出了一种宽频吸波体及其应用方式，该吸波体整体呈三明治结构，两侧是颗粒复合物损耗层，中间是高介电薄层，对于上下两层颗粒复合物损耗层的内部结构并未考虑，中间的高介电薄层的影响较大，在制造中仍然需要严格控制。专利CN104893606A提出了一种宽频带吸波贴膜，包括绝缘层、作为反射层的吸波层、吸波和离型材料层。所述绝缘层、吸波层之间设置有第一胶粘层，吸波层、吸波之间设置有第二胶粘层，制备方式为简单贴敷，吸波材料的内结构仍未考虑。

目前，采用三维成型工艺制备吸波材料的报道并不多，如专利CN106250610A提出一种电磁波结构隐形的制造方法，通过设计单元结构的几何尺寸控制电磁参数，设计出能调控电磁波的传播方向的隐形结构，主要包括3D打印工艺制备出透波结构层，进而在其表面贴敷柔性吸波片，在其另一面贴敷反射层，该设计主要针对隐身结构。专利CN105304260A提出了一种三维成型的电磁材料制备方法及制备系统，对电磁材料的制备为塑料类材质，在制备好塑料基微粉的基础上采用三维成型制备吸波材料，该类材料结构有限，微粉制备工艺复杂，材料容易出现脆裂。专利CN104193345A提出基于3D打印技术制备吸波陶瓷部件的方法，所制备的样件为方锥阵列陶瓷平板，所使用的成型粉末为陶瓷材质，制备过程中吸波材料的精度为0.8mm，空心化存在一定的难度。专利CN105252779B提出一种吸波材料三维成型系统与方法，采用的微粉为树脂基类微粉，成型采用液滴浇注三维成型的方式，尽管该方式能够实现内部微结构的制造，在空心化和精细化下对成型系统要求较高。文献“周丁，黄小忠等.3D打印技术制备结构吸波材料及其性能研究.中国科技论文在线.2014年”报道了打印出的一种吸波平板，板上每一个微小锥形体内部包括了10万个物理单元，每个单元用到哪些材料，这些材料如何组合，都是通过微观结构的设计构建而成，然而该文献所提出的吸波材料还仅限于平板类材料。