[发明专利]利用电场驱动喷射3D打印制造电磁屏蔽光学窗方法

说明书

本发明公开了一种利用电场驱动喷射3D打印制造电磁屏蔽光学窗方法，包括以下步骤：对硬质透明基材进行降低表面能的预处理；利用基于单电势的电场驱动喷射沉积3D打印工艺和设备，以玻璃针头作为喷嘴，采用无颗粒纳米银浆作为打印材料，在预处理后的基材表面按设定路径进行金属网栅结构阵列的打印，在基材上打印第一层金属网栅，利用电场驱动喷射3D打印的自聚焦效应打印其它层，直到完成金属网栅结构阵列；将制作好金属网栅的基材进行烘烤或烧结，按照设定温度和时间进行烧结，通过烧结后处理使无颗粒纳米银浆转化和还原成导电纳米银，完成导电化处理，形成金属网栅结构电磁屏蔽光学窗。

技术领域

本发明涉及一种利用电场驱动喷射3D打印制造电磁屏蔽光学窗方法。

背景技术

航空航天装备光学窗、军事保密设施防电磁泄露光窗、医用电磁隔离室观察窗、精密光电仪器光学窗、通讯设备透明电磁屏蔽元件、手机触控屏等诸多领域对于透明电磁屏蔽和电磁屏蔽光学窗提出越来越高的要求。例如为了实现对空和对地目标的观测和探测，飞行器通常在仪器舱或工作舱内安装一台或多台精密光电成像和探测仪器，工作在从可见光到远红外的宽波段内。为实现特定观测和探测功能，飞行器必须预留一定面积的高透明性光学窗作为光电仪器必要的信息通道，如飞机座舱、整流罩、观察窗等。

然而光学窗的高透明性也使得雷达波和无线电波能轻易穿透光学窗而破坏飞行器整体的电磁屏蔽性能，危害极大。尤其是现在飞行器所处的空间电磁环境越来越复杂，不仅有太阳黑子、宇宙射线、雷电等自然电磁信号，还有电视广播和卫星通信等民用信号，在战场条件下，更有错综复杂的各种雷达信号以及随着电子对抗技术发展而越来越突出的电磁干扰信号。由于普通光学窗的电磁通透性，飞行器舱内众多的电子设备暴露在这样复杂的空间电磁环境下，极易造成性能降低甚至失效，如舱内的精密光电探测器件，由于受外部电磁场的干扰，其探测能力会显著降低甚至造成虚假目标探测；另一方面，舱内电子设备工作时，也向窗外辐射电磁波，造成电磁污染，更为严重的危害是使飞行器成为反辐射武器的追踪目标，同时也会造成电磁泄漏，使重要情报信息被发现和截获。所以这要求光学窗必须对飞行器舱体内外实现电磁隔离，既要防止外部有害电磁信号对内部光电仪器和电子设备的干扰，又要防止内部电磁信号向外部辐射成为探测源和电磁泄漏。

航空航天装备领域的光学窗需要进行电磁屏蔽，以实现抗电磁干扰、电磁隔离和缩减雷达特征信号等功能，且随着空间电磁环境的复杂化，雷达探测技术的不断进步，要求光学窗的电磁屏蔽必须是强电磁屏蔽。另一方面，随着光电探测器件灵敏度和最小分辨能力的不断提高，为实现更远距离和更微小目标的光学探测和观测，光学窗的电磁屏蔽还应不影响其光学透明性，即光学窗必须有高的透光率和低的成像质量影响。因此，在军事及航空航天等领域光学窗必须同时满足两方面要求：一方面能够将影响系统内电子器件正常工作和对信号接收设备产生干扰的电磁波有效屏蔽掉；另一方面还要兼具优良的透光特性，使其不影响光学系统成像质量，以满足设备探测和观测的要求。

又如医疗用核磁共振仪屏蔽室的观察窗需要具有超强的宽波段电磁屏蔽性能和良好的透光性能，防止核磁共振仪被外界电磁场干扰影响正常工作，以及工作人员长期暴露于核磁共振仪本身的电磁场下而损害健康。因此，诸多领域对于高性能电磁屏蔽光学窗提出越来越高的要求：同时兼顾高透光率、强电磁屏蔽效率、超强的宽波段电磁屏蔽性能以及低成像质量影响等。