[发明专利]多夹层透波-吸波-反射结构一体化复合材料及制备方法

说明书

本申请公开了一种多夹层透波‑吸波‑反射结构一体化复合材料及制备方法，多夹层中空织物为一体化编织而成，多夹层中空织物混合有功能材料；功能材料包括功能材料基体，功能材料基体为树脂材料；多夹层中空织物内部的功能材料混合有吸波剂填料，形成具有耐环境与吸波性能的吸波泡沫，吸波剂填料是具有电磁损耗能力的微小颗粒；多夹层中空织物从上到下依次为透波层、吸波层和反射层，透波层为低介电损耗纤维；吸波层为SiC纤维的绒经层，混合有吸波泡沫；反射层选取材料种类包括金属丝或碳纤维。本复合材料以其质轻、抗分层、抗冲击性能强、吸波及隔热等优异特性可代替现有的夹层功能吸波材料，广泛应用于航空、航天及陆地武器装备等领域。

技术领域

本发明属于新型复合材料技术领域，特别是涉及一种多夹层透波-吸波-反射结构一体化复合材料及其制备方法。

背景技术

结构型雷达吸波材料是在先进复合材料基础上发展起来的多功能复合材料，因其在吸波的同时还兼有承载、防腐、耐湿、耐高温的功能，此外还具有多频带、效率高、不增加额外质量、可成型各种形状复杂的部件等优点，是当代吸波材料的主，要发展方向。结构型雷达吸波结构材料包括蜂窝夹层结构、泡沫夹层结构、新型雷达隐身复合材料等多种形式。传统蜂窝或泡沫夹芯结构层间由胶膜粘结，其层间力学性能与层间阻抗匹配性能难以协调，并且存在芯材与纤维面层之间弱界面而导致的分层、剥离、压溃等问题。传统泡沫夹芯复合材料蒙皮与夹芯之间的连接容易出现脱落，而蜂窝复合材料的整体性较差，当其处于一种高温高湿的环境中或无法承受交变外力时，黏接处容易发生开裂。同时层板型吸波复合材料层间性能弱、抗冲击性能差，导致层板分层失效。甚至引起整个结构的失效，因而很难达到吸波/承载于一身的要求。

利用中空织物其特殊的整体层连一体成型结构具有优异的可设计性，将复合材料依次设计为阻抗匹配层-吸收层-反射层功能层，从结构上实现中空织物复合材料的吸波性能的优化，同时该结构可提供增强结构的整体性和结构稳定性。

发明内容

本发明目的在于解决传统夹层结构吸波性能优异与承载强度较好的难题，提供了一种新型的结构设计，采用整体层连夹层结构复合材料代替传统夹层复合材料。此种设计既能保证材料的外形尺寸、强度刚度、电性能等要求下，又能较大程度的降低重量，同时能够有效降低生产制造难度与成本。

为了实现本发明的目的，本发明公开了一种多夹层透波-吸波-反射结构一体化复合材料，多夹层中空复合材料包括多夹层中空织物和功能材料；多夹层中空织物为一体化编织而成，不含胶膜连接，多夹层中空织物混合有功能材料；功能材料包括功能材料基体，功能材料基体为具备良好力学性能与耐环境性能的树脂材料；多夹层中空织物内部的功能材料混合有吸波剂填料，形成具有耐环境与吸波性能的吸波泡沫，吸波剂填料是具有电磁损耗能力的微小颗粒；多夹层中空织物从上到下依次为透波层、吸波层和反射层，透波层为低介电损耗纤维；吸波层为SiC纤维的绒经层，混合有吸波泡沫；反射层选取材料种类包括金属丝或碳纤维。

进一步地，SiC纤维的绒经层的夹芯结构包括“8”型、“W”型、“V”型、“π”型、“O”型、“Ⅱ”型、“Ⅹ”型中的一种或多种结构组合。

进一步地，多夹层中空织物的不同夹层高度为2～20mm，总体高度为5～40mm。

进一步地，功能材料基体包括酚醛树脂、环氧树脂；吸波剂填料包括碳纳米管、炭黑；透波层纤维种类包括玻璃纤维、石英纤维。

进一步地，功能材料由多种重量份的原料混合而得，包括树脂50～70份、固化剂15～30份、吸波剂填料5～15份，发泡剂10～15份。

进一步地，吸波层中SiC纤维的绒经层与上下面层一体化编织而成，随后进行固化；多夹层中空复合材料固化完成后，在绒经层进行树脂发泡，形成吸波泡沫；吸波泡沫与绒经层紧密连接，构成吸波功能层。

为了实现本发明的目的，本发明公开了一种多夹层透波-吸波-反射结构一体化复合材料制备方法，包括以下步骤：