[发明专利]一种性能可调的柔性吸波复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种性能可调的柔性吸波复合材料及其制备方法和应用，涉及吸波材料技术领域。本发明性能可调的柔性吸波复合材料由改性碳纤维吸波剂与硅橡胶复合而成的改性碳纤维/硅橡胶复合材料，以及磁性金属组成；通过调控磁性金属的阵列来调控所述性能可调的柔性吸波复合材料的吸波性能。本发明将改性后的碳纤维与硅橡胶制成柔性吸波复合材料，并将其与磁性金属(铁钉)配合制成吸波材料/器件，利用磁性金属阵列的手段来调控复合材料的吸波性能，实现了难得的吸波性能便捷可调效果，解决了目前的吸波材料调控需要换层的难题。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，特别是涉及一种性能可调的柔性吸波复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

如今时代，科技迅速发展，社会面貌日新月异，导致社会生活的方方面面都充斥着电磁波，复杂的电磁环境在带来前所未有的便利生活的同时也对人体健康、信息安全存在着严重的负面影响。在军事领域，武器装备不断迭代更新，随着各国军队不断深入机械化、信息化，雷达、数据链通讯等各种电子设备在战场上也不断普及，已经可以做到“发现即打击，打击即摧毁”，现代武器装备的生存能力面临严峻考验，隐身能力的重要性日益凸显。

雷达隐身的原理类似于迷彩涂装，使对方雷达接收到的回波强度极低，将自身的信号特征隐没在飞鸟、山川、丛林、高楼等环境的背景信号中，对方也就无法探测到我方装备，可以通过把入射而来的电磁波散射向其他方向或直接吸收掉来实现。因而，装备实现雷达隐身能力可以从外形和材料两个方面入手。合理的外形和结构设计可以大大提高武器装备的雷达隐身能力，在隐身能力的实现中占主导地位，但是外形和结构优化的代价通常都较高，因为最合理的隐身外形/结构未必最有利于装备性能的发挥，实际工程中必须在二者之间达成妥协，这时就需要吸波材料来补充。另一方面，材料隐身技术也具有应用难度较低的优点，除了可以应用在隐身飞机、隐身舰船、隐身坦克等新一代装备上，还能被应用在现有的不具备隐身能力的老式装备上，同样可以大大减小其雷达反射信号，虽不能实现隐身，但也可以大大减小被雷达发现的距离，对战场上的生存能力有很好的提升，大大缓解对新一代装备的迫切需求。换言之，可以用较低的成本换取战斗力的巨大加强。综上所述，吸波材料不可或缺，其研发和应用日益重要。

吸波材料根据功能性可以分为单纯的功能型吸波剂和结构/吸波一体化吸波剂。根据基本材料的种类，可以将吸波材料分为铁氧体类吸波剂、金属微粉类吸波剂、石墨烯类吸波剂、碳纳米管类吸波剂、碳纤维类吸波剂等类型。其中铁氧体类、金属微粉类吸波材料属于研究得较为成熟的传统吸波材料。传统的铁氧体、金属微粉类型的吸波材料虽有成本低、灵活性好和易加工等优点，但是往往存在密度大、阻抗匹配效果差、吸波带宽窄、强度低、整体厚度大、耐热能力低等缺陷，难以满足新一代装备对吸波材料的“薄、轻、宽、强、热”的需求；石墨烯类吸波剂、碳纳米管等类型的吸波剂则具有工序复杂、成本高昂的缺陷；碳纤维具有良好力学性能和比强度、耐热性，具有很好的发展成新型结构/吸波一体化材料的潜力，然而目前在吸波性能与力学性能兼备的新型碳纤维类吸波材料方面的工作很少，当前对碳纤维吸波材料的微观结构与宏观吸波性能之间联系的研究还不够系统，认识不够深刻。

装备服役时往往面临着风吹雨打、粗暴使用、难以及时保养等恶劣服役环境，单纯的功能性吸波材料在使用时存在很大的环境适用性缺陷，兼具力学性能和吸波性能的结构/吸波一体化材料具有更好的实用性。另一方面，随着新一代跳频技术、多波段雷达的普及和战域雷达设备的廉价化、复杂化，对性能可便捷调控的新型吸波材料的需求也随之暴涨。

吸波材料便捷的性能调控是一个重要且急需的需求。整体看来，在当前吸波材料的工作中，性能调控效果大多数都是通过改变吸波剂在复合材料中的含量或复合材料的整体厚度来实现的，成本高昂，且实际应用时的调控过程繁琐，目前对性能真正可便捷调控的吸波材料的研究还很缺乏；现有的有限几个通过电压、形状记忆骨架、温度等因素实现性能调控的工作是通过复杂的材料体系、实验环境、微观结构设计来实现的，不仅所得效果不明显，且最终复合材料的吸波强度衰减到很弱的水平，调控起来还非常繁琐，还存在复杂、成本高的缺陷，目前仍处于初级阶段。