[发明专利]一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料及制备方法，属于吸波材料领域，利用具有纳米尺度结构的吸波剂和优异力学性能的芳纶纳米纤维均匀混合制备得到芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料。和传统制备的吸波蜂窝材料相比，本发明只需要一步即可成形，大大改善了目前传统蜂窝制备过程中存在的工艺复杂等问题，操作简单，省时省力。此外，本发明中吸波剂与芳纶纳米纤维在内部通过氢键结合，避免了传统吸波蜂窝材料表面涂覆的吸波涂层增重大、易剥落等缺点，力学性能优异，吸波性能良好，可以广泛应用于隐身飞机、隐身舰艇、通信基站、电器设备等领域。

技术领域

本申请涉及吸波材料领域，具体涉及一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料及制备方法。

背景技术

随着科技的发展，电磁辐射形势逐渐复杂化，吸波材料已经成为军事民用领域不可缺少的一部分。吸波蜂窝材料作为兼具良好机械性能与吸收性能的多功能吸波材料，是结构型吸波材料研究的一个重要方向。传统的吸波蜂窝材料通常是在蜂窝表层涂覆一层吸波涂层，但吸波涂层由于含有有机树脂，因此具有增重大、与壳体粘结强度低、易剥落等缺点，因而在实际应用中尤其是在航空航天领域受到越来越多的限制。此外，传统蜂窝制备需要经过原材料准备、涂胶、热压、切边、拉伸、定型、浸胶、烘干、固化及片切等流程，工艺较为复杂。

申请号为202210881543.3的中国发明专利公开了一种吸波蜂窝材料及其制备方法，通过对吸波蜂窝进行预浸料、预固化、表面铺贴透波纤维层、RTM固化成型处理，获得了吸波蜂窝材料，解决了现有成型技术所成型的零件表面质量不合格的技术问题。但是，其工艺较为复杂，对设备要求较高，且表面铺贴的透波纤维层容易剥落。

对位芳纶纳米纤维(Aramid Nanofibers,ANFs)作为一种纳米尺度的纤维，不仅具有大的长径比和比表面积，同时又保留了宏观芳纶纤维高强度，高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，但是目前还未见有关对位芳纶纳米纤维制备吸波蜂窝材料的公开报道。

故，目前需要解决吸波蜂窝材料表面涂层易剥落的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决吸波蜂窝材料表面涂层易剥落的问题，提供了一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料及制备方法，通过对位芳纶纳米纤维制备的吸波蜂窝材料，具有良好的机械性能和化学稳定性，满足航空航天等领域的应用需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料，以重量份数计，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备原料包括40份～90份对位芳纶纳米纤维和60份～10份吸波剂。

进一步地，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的孔格边长为1.5～8mm,所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的高度为0.5～3cm，所述芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的密度为50～800kg/m³。

进一步地，所述吸波剂采用碳纳米管、MXene、石墨烯、金属及金属氧化物粉末和导电炭黑中的一种或多种混合。

一种芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料的制备方法，包括利用DMSO/KOH/H₂O混合体系制备对位芳纶纳米纤维水分散液；将吸波剂与去离子水混合，得到吸波剂水分散液；将对位芳纶纳米纤维水分散液和吸波剂水分散液均质，得到ANFs@吸波剂混合溶液；对ANFs@吸波剂混合溶液进行可控真空辅助抽滤，得到ANFs@吸波剂水凝胶；将模具间隔插入ANFs@吸波剂水凝胶中，干燥，取出模具后得到芳纶纳米纤维吸波蜂窝材料。

进一步地，所述对位芳纶纳米纤维水分散液的浓度为1～5mg/mL；所述吸波剂水分散液的浓度为1～5mg/mL。

进一步地，所述ANFs@吸波剂水凝胶的固含量为1.5％～2％。

进一步地，所述均质按照对位芳纶纳米纤维水分散液与吸波剂水分散液的质量比为(40～90)：(60～10)进行；所述均质的压力为500～2000bar，所述均质的次数为15～30次。