[发明专利]一种基于3D打印的层板结构隐身材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于3D打印的层板结构隐身材料及其制备方法，所述层板结构隐身材料由多层热塑性聚合物基吸波层复合而成，各层热塑性聚合物基吸波层通过3D打印机逐层打印得到，各层热塑性聚合物基吸波层电磁参数和厚度可根据层板结构隐身材料隐身性能的需要进行设计。与传统的基于薄层泡沫、玻璃钢等吸波层设计、热压加工而成的层板结构隐身材料相比，本发明提供的层板结构隐身材料各吸波层厚度以及总体厚度更易精确控制，保证力学性能的同时能够获得优异的吸波性能。

技术领域

本发明属于电磁防护材料技术领域，具体涉及一种基于3D打印的层板结构隐身材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的发展，雷达隐身技术的重要性与日俱增，其应用涉及舰船、航空、航天及地面装备等领域。雷达隐身技术是通过减弱、抑制、吸收、偏转目标的雷达波，降低其雷达散射截面(RCS)，使其在一定范围内难以被雷达识别/跟踪的技术。其技术途径之一是在雷达探测目标上应用能吸收/衰减雷达波的材料，即利用雷达隐身材料从而达到降低目标的RCS的目的。层板结构隐身材料的特点是能够将不同薄层材料按照阻抗匹配设计依次叠加、复合成为整体，具有结构承载和吸波性能好的优点，为宽频吸波设计提供更多的设计维度。目前，层板结构隐身材料一般由薄层泡沫、玻璃钢等吸波层按照一定的厚度和叠加顺序经铺层叠加、加温热压而成，存在各层及总体成型厚度均难以控制的问题，导致材料电性能与设计指标差距较大，无法满足应用要求。同时，层板结构隐身材料在加温热压过程中，受热传导不均匀、层间粘合力差等因素影响，极易导致材料各层出现分层缺陷，进而影响到材料整体结构力学及其电性能指标。因此，基于热压成型的层板结构隐身材料尚存在结构力学和电性能难以精确控制、生产周期长、成本高等问题，制约了层板结构隐身材料的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于3D打印的层板结构隐身材料及其制备方法，运用3D打印技术实现每层吸波层按照设计厚度精确打印，具有成型速度快、层间结合力强、力学和电性能可控性好等特点。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种基于3D打印的层板结构隐身材料，所述层板结构隐身材料由多层热塑性聚合物基吸波层复合而成，各层热塑性聚合物基吸波层通过3D打印机逐层打印得到，各层热塑性聚合物基吸波层电磁参数和厚度可根据层板结构隐身材料隐身性能的需要进行设计。

按上述方案，所述热塑性聚合物基吸波层为热塑性聚合物与雷达波吸收剂混合均匀得到的复合材料，其中雷达波吸收剂含量为10～75wt％。

按上述方案，所述热塑性聚合物为聚苯乙烯，聚氯乙烯，尼龙，聚碳酸酯中的一种。

按上述方案，所述雷达波吸收剂为氮化铁，羰基铁粉，碳纳米管中的一种。

本发明还包括上述层板结构隐身材料的3D打印制备方法，具体步骤如下：

1)运用同轴法对不同含量的雷达波吸收剂混合得到的复合材料的电磁参数进行提取，得到相应的电磁数据；

2)根据层板结构隐身材料外形、尺寸以及隐身性能需求，用计算机建立待打印的层板结构隐身材料的三维模型，预先设定层板结构的总厚度和层数，导入步骤1)所得到的电磁数据，依据阻抗匹配原理，运用遗传算法计算出层板结构隐身材料中各层热塑性聚合物基吸波层的雷达波吸收剂含量，以及各层热塑性聚合物基吸波层的厚度；

3)将三维模型保存为STL数据，通过切片软件对步骤2)所述三维模型进行切片，使得每层热塑性聚合物基吸波层分别被划分为多层切片层，每层切片层厚度为0.1～0.5mm，得到SLC数据，再输入3D打印设备中；