[发明专利]一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用。本发明提供的兼容隐身防覆冰材料，包括依次层叠设置的绝缘隔热层、图案化加热层、绝缘导热层和疏水层；所述图案化加热层具有图案化镂空结构。在本发明中，图案化加热层有利于使一部分电磁波在图案化镂空结构中产生涡旋电流和谐振而被兼容隐身防覆冰材料吸收，一部分电磁波发生自由绕射，有利于缩减雷达散射截面；同时，施加电流时可以快速均匀产热，达到电热防冰、除冰的效果。本发明通过各结构的协同作用，有利于使兼容隐身防覆冰材料的等效阻抗波与空气的阻抗波接近一致，减少电磁波的反射率、提高电磁波的透射率，保证防覆冰效果条件下实现电磁波隐身。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种兼容隐身防覆冰材料及其制备方法和应用。

背景技术

飞机结冰是指飞机在大气中飞行时，其部件表面上积聚了冰层的现象。飞机结冰可能发生在机翼、尾翼、发动机进气道前缘、风挡玻璃以及仪器传感头等部位，是引起飞行事故的重要原因，飞机防覆冰能力已成为衡量飞机全天候飞行性能的重要指标。隐身飞行器(隐身飞机)需要极低的雷达散射截面(RCS)，要求飞机表面需要低电导率、高介电损耗或高磁损耗的吸波材料或吸波体结构，隐身飞行器同样有对机身防覆冰的迫切需求。

但是，传统防覆冰材料中，热气防冰方法温度高达200～300℃，吸波涂层及吸波体结构均无法承受200～300℃的高温；电加热方式采用金属丝加热膜对电磁波的强反射作用极大影响隐身效果；单纯依靠超疏水的被动防覆冰方法无法实现飞行条件下的彻底防覆冰。因此，目前尚无兼容隐身的防覆冰技术，限制了隐身飞机的全天候安全飞行能力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种兼容隐身防覆冰材料，本发明提供的兼容隐身防覆冰材料具有雷达散射截面低、防覆冰性能优异的特点。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种兼容隐身防覆冰材料，包括依次层叠设置的绝缘隔热层、图案化加热层、绝缘导热层和疏水层；所述图案化加热层具有图案化镂空结构；

所述图案化加热层的厚度为20～400μm。

优选的，所述绝缘隔热层的材质包括聚酰亚胺、玻璃纤维、空心玻璃微球、硅橡胶和聚氨酯中的一种或多种；所述绝缘隔热层的厚度为10～20μm。

优选的，所述图案化加热层包括聚合物和分散在所述聚合物中的纳米导电填料；所述聚合物和纳米导电填料的质量比为(4～6)：(1～2)。

优选的，所述聚合物包括硅橡胶、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和聚氨酯中的一种或多种；所述纳米导电填料包括石墨烯、导电炭黑、碳纳米管、纳米石墨粉、纳米金属粉和纳米金属线中的一种或多种。

优选的，所述图案化加热层的图案化镂空结构中，图案为横向与纵向均对称的连通性图案、将横向与纵向均对称的连通性图案从整体膜中切除所得的图案和在横向与纵向均对称的连通性图案基础上进行分形化处理所得的图案中的一种或多种；

所述图案化镂空结构的图案由若干图案单元构成；所述图案单元的尺寸≤100mm。

优选的，所述图案化加热层的图案化镂空结构为一层或多层；

当所述图案化镂空结构为多层时，各层图案化镂空结构之间为不添加材料、添加吸波材料或添加透波材料。

优选的，所述图案化加热层的两端还包括与所述图案化加热层连接的电极。

优选的，所述绝缘导热层包括聚合物基体与分散在所述聚合物基体中的高导热低导电物质；

所述高导热低导电物质包括高导热低导电氮化物、高导热低导电氧化物和导热硅脂中的一种或多种；