[发明专利]一种碳化硅/碳化铪纳米线改性碳化硅涂层增强石墨烯蜂窝基纳米气凝胶隔热吸波复合材料

说明书

本发明公开了一种碳化硅/碳化铪纳米线改性碳化硅涂层增强石墨烯蜂窝基纳米气凝胶隔热吸波复合材料，由碳化硅涂层增强石墨烯蜂窝、碳化硅/碳化铪纳米线及纳米气凝胶构成，首先通过化学气相沉积工艺在石墨烯蜂窝表面制得碳化硅涂层，然后通过化学液气相沉积工艺在碳化硅涂层增强石墨烯蜂窝内部孔隙制得碳化硅/碳化铪纳米线，最后通过溶胶凝胶工艺、超临界干燥技术及碳化反应在碳化硅/碳化铪纳米线表面制得纳米气凝胶，构成的三维网络结构可有效阻挡热量的传输以及促进对电磁波的吸收耗散作用，协同提供复合材料的隔热吸波性能。

技术领域

本发明专利涉及一种隔热吸波复合材料，特别是涉及一种碳化硅/碳化铪纳米线改性碳化硅涂层增强石墨烯蜂窝基纳米气凝胶隔热吸波复合材料，可以在高温复杂环境下的长时间服役应用。

技术背景

电磁波是现代信息传播和接收所依赖的载体，在民用方面，随着电子信息技术的发展，基于电磁波的发射，传递和处理的无线电子通讯技术及其相关产品迅速发展并得到了广泛的应用，然而随之产生的电磁辐射和干扰也变得日益严重，成为影响身体健康和生活品质的新型污染源；在军事方面，无线探测技术和超高速精确制导武器的发展也迫切要求武器装备具有优异的电磁波隐身特性，且在航空航天和新一代武器装备领域，还要求吸波材料具有轻量化、耐高温、多频段、可调节等多重功能。因此，研究材料的电磁特性并发展满足“强、宽、轻、薄”的高性能的电磁吸波材料无论在民用还是军用领域都具有迫切的需求和广泛的应用价值。

2021年1月7日西北工业大学公开的“SiC纳米线增强C/(PyC-SiC)n复合材料的制备与性能研究”一文中对碳/碳复合材料进行基体改性，在材料内部和表面生长了碳化硅纳米线，该材料的优点是：(1)SiC纳米线增强了基体的结合力，通过拔出、桥联、脱粘等机制，抑制了裂纹扩展，多层基体结构通过界面对裂纹的偏转和分支作用，消耗了裂纹能量，缓解了应力集中；(2)SiC相的引入提高了材料氧化反应活化能，减弱了氧化反应速率；(3)在基体改性提高碳碳复合材料抗氧化性的基础上，通过SiC纳米线及(PyC-SiC)n多层结构进一步提升了其力学性能。

申请号201510735616.8的中国发明专利公开了一种石墨烯改性陶瓷基隐身透波复合材料的制备方法，采用石英纤维仿形织物液相浸渍复合硅溶胶，经高温烧结制备石英复合陶瓷材料，然后再经液相浸渍石墨烯溶液制备出石墨烯改性陶瓷基隐身透波复合材料，实现导弹武器导引头在工作频段内具有良好的透波性能，在非工作频段内具有良好的电磁波屏蔽性能，从而使得复合材料的频段选择性透波，实现导弹武器系统中透波窗口和天线罩对雷达探测的隐身效果，提高导弹武器系统的突防能力。该发明的优点在于：(1)该制备方法采用石英纤维仿形织物液相浸渍复合硅溶胶，同时采用真空浸渍、浓缩一体化复合，快速实现石英复合陶瓷材料的致密化，缩短了浸渍复合次数，降低材料的生产周期；(2)该制备方法采用液相浸渍复合石墨烯溶液的方式，快速实现了石墨烯在材料内部孔隙和材料表面的均匀沉积，将石墨烯以Si-O-Si键与石英复合陶瓷基体连接在一起；(3)该发明制备的石墨烯改性陶瓷基隐身透波复合材料，具有良好的力学性能和耐高温性能，同时有效地利用了石墨烯在高频段良好的电磁波屏蔽性能，实现了复合材料的频段选择性透波。