[发明专利]一种高强度柔性织物吸波材料及其制备方法

说明书

本发明公开了高强度柔性织物吸波材料及其制备方法，该材料包括位于顶层的第一柔性基材层、位于底层的反射层和位于二者之间的柔性吸波层，柔性吸波层由至少一层吸波结构层与至少一层第二柔性基材层间隔叠置而成，吸波结构层为将周期性的亚波长结构图案印刷在平面柔性织物上形成的电阻膜层。制备方法包括以下步骤：提供第一柔性基材层、反射层和至少一层第二柔性基材层，制备至少一层吸波结构层；将第二柔性基材层与吸波结构层间隔叠置形成柔性吸波层，将柔性吸波层置于第一柔性基材层与反射层之间，采用缝合工艺将各层连成一体得到该材料。本发明能够实现轻质、宽频、柔性吸波的效果，具有较强可设计性，同时具有机械性能优良和工艺简单的特点。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，更具体地讲，本发明公开了一种高强度柔性织物吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着电子技术的爆发式发展，微波技术有着越来越广泛的应用。而且，人们生活环境的电磁场日益复杂，需要吸波材料实现被动电磁波的人体防护。因此，吸波材料的研发具有重要的意义和应用前景。

目前，吸波材料仍多为硬质结构材料，其不具备如拉伸、弯曲、折叠、扭曲等柔性变形能力，因此只能应用于平面或形状规则的物体表面。而柔性吸波材料能够灵活加载于特殊外形的物体上，符合下一代吸波材料的发展趋势。

现阶段常用的柔性吸波材料制备主要通过吸波剂填充到柔性基体中获得一定的吸波效果(如中国专利申请CN102977480A)，这种方法所含的吸波剂含量较高，会影响基体的连续性造成力学性能下降，而且一些吸波剂的密度大，会影响柔性吸波材料的轻量化要求。中国专利申请CN104553137A公开的方案是采用纺织级铁纤维直接织成二维吸波织物，通过不同混纺比的铁纤维掺杂调整织物的电磁参数，各层不同组分间形成阻抗渐变结构得到宽频吸波的效果。该方法引入了编织工艺制备柔性基材，但其制备过程复杂，材料的吸波带宽受材料电磁参数频散特性的影响，可设计性不强。中国专利申请CN105086855A公开的方案中通过在硅橡胶基体之间加入微结构夹层达到拓宽吸波带宽的目的，采用分层粘接的方法制备成型，但该方法采用橡胶基体导致其力学强度受限，承载力不高。

发明内容

本发明针对目前柔性吸波材料制备的不足和缺陷，提出了一种以柔性织物为基材并且在柔性基材中加入通过独特工艺在平面柔性织物表面形成亚波长结构的吸波结构层，通过多层结构的组合以及缝合工艺制备出宽频、密度小和力学性能优异的高强度柔性织物吸波材料。

为此，本发明的一方面提供了一种高强度柔性织物吸波材料，包括位于顶层的第一柔性基材层、位于底层的反射层和位于所述第一柔性基材层与反射层之间的柔性吸波层，所述柔性吸波层由至少一层吸波结构层与至少一层第二柔性基材层间隔叠置而成，其中，所述吸波结构层为将周期性的亚波长结构图案印刷在平面柔性织物上形成的电阻膜层。

进一步地，所述第一柔性基材层或第二柔性基材层是由三维柔性纤维编织得到的柔性基材层，所述第一柔性基材层或第二柔性基材层采用的三维柔性纤维为石英纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和玄武岩纤维中的任意一种，所述第二柔性基材层的数量与吸波结构层的数量相等。

进一步地，所述吸波结构层采用的平面柔性织物由石英纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和玄武岩纤维中的任意一种编织而成，所述吸波结构层采用的亚波长结构图案为方形、圆形、十字形、开口环形和闭口环形中的任意一种。

进一步地，所述反射层是基于柔性碳纤维织物的柔性层，所述柔性碳纤维织物为平纹碳纤维布、缎纹碳纤维布或斜纹碳纤维布；所述第一柔性基材层、反射层和柔性吸波层通过缝合工艺连成一体，所述缝合工艺采用的缝合方式为正交缝合并且缝合路径沿着所述周期性的亚波长结构图案之间的缝隙。

进一步地，所述吸波结构层的方阻Rs满足50Ω/sq≤Rs≤500Ω/sq，所述吸波结构层中周期性的亚波长结构图案的周期P满足4mm≤P≤20mm；所述材料的抗拉强度在90MPa以上。

进一步地，所述吸波结构层通过以下步骤制备得到：