[发明专利]一种高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法。所述高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料包括碳化硅基体以及均匀分布在所述碳化硅基体周围的Al₂O₃/RE₂O₃透波相和SiBCN吸波相构成的透波/吸波网络；所述高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料中所述Al₂O₃/RE₂O₃透波相的质量百分含量为5~15wt%，所述SiBCN吸波相的质量百分含量为10~25wt%；RE为Dy、Y、Er或Yb，优选为Y。

技术领域

本发明涉及一种高电磁波屏蔽材料及其制备方法，尤其涉及一种高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)陶瓷的电阻率介于金属和绝缘体之间，对电磁波具有优异的电损耗特性。碳化硅陶瓷与碳化硅纤维复合制成的碳化硅陶瓷基复合材料，因兼具耐高温、高比强和非脆性断裂等优异特性，是一类极具应用前景的电磁屏蔽-防热-承载功能一体化功能材料。

发达国家对电磁屏蔽功能碳化硅陶瓷基复合材料研究较为深入，例如法国Aleore公司研制的“豺狼”无人驾驶隐身飞机和美国洛克希德公司研制的F-22战斗机均采用了碳化硅陶瓷基复合材料作为电磁屏蔽材料。近年来，我国也加大了对该研究领域的关注。西北工业大学通过向碳化硅陶瓷基复合材料中引入碳化硅纳米线(SiC_nw)，显著提高了材料的电磁屏蔽性能，当SiC_nw质量分数由0增加至6.74wt％时，电磁屏蔽性能由11.9dB提升至14.7dB(Qin H,et al.Improved electromagnetic shielding properties of SiC/SiBCNmodified by SiC nanowires.Ceram Int.2019；45(18):24375-24381.)。北京航空航天大学通过引入碳纳米管(CNTs)使碳化硅陶瓷基复合材料的电磁屏蔽性能获得近94％的提升，其主要机理在于CNTs降低了材料的电阻率，进而增大了介电损耗角(Han T,et al.Effectof carbon nanotubes on the electromagnetic shielding properties of SiC_f/SiCcomposites.J Alloy Compd.2018；745:90-99.)。上述虽然通过引入导电性强的纳米相能够显著提升碳化硅陶瓷基复合材料的电磁屏蔽性能，然而纳米相存在分散性和稳定性差、调控难等问题，这给材料的大规模化制备与应用带来一定挑战。据此，本发明提出一种新型的高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料及其结构设计方法与制备方法。

发明内容

针对已有方法在制备高电磁屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料方面存在的不足，本发明通过在碳化硅陶瓷基复合材料内部设计引入Al₂O₃/RE₂O₃透波相和SiBCN吸波相，降低电磁波反射的同时提升衰减效率，从而获得高电磁屏蔽的碳化硅陶瓷基复合材料。

第一方面，本发明提供一种高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料。所述高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料包括碳化硅基体以及均匀分布在所述碳化硅基体周围的Al₂O₃/RE₂O₃透波相和SiBCN吸波相构成的透波/吸波网络；所述高电磁波屏蔽碳化硅陶瓷基复合材料中所述Al₂O₃/RE₂O₃透波相的质量百分含量为5～15wt％，所述SiBCN吸波相的质量百分含量为10～25wt％；RE为Dy、Y、Er或Yb，优选为Y。作为优选，所述碳化硅基体、Al₂O₃/RE₂O₃透波相和SiBCN吸波相的质量百分比加和为100wt％。