專利名稱：雷達(dá)與紅外兼容隱身材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于玻璃鋼的復(fù)合材料及其制備方法，尤其涉及一種雷達(dá)與紅外兼容隱身材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著多譜段偵察技術(shù)的迅速發(fā)展，單一功能的隱身材料的使用受到限制，多波段兼容隱身材料，尤其是雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，已成為隱身材料研究的發(fā)展方向。然而， 雷達(dá)隱身材料要求在雷達(dá)波段具有較低的反射率，而紅外隱身材料要求具有紅外高反射特性，這種矛盾給雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的制備帶來了較大的困難。目前研究的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料主要分為單一型和復(fù)合型兩種，前者主要包括導(dǎo)電高聚物、摻雜氧化物半導(dǎo)體和納米材料等，此類材料雖然可以實現(xiàn)隱身材料“薄、輕、 寬、強(qiáng)”的要求，但存在以下不足1)均為單層材料，介電性能難以調(diào)控，雷達(dá)吸收頻段較窄； 2)紅外發(fā)射率一般較高，較難滿足紅外隱身要求；幻主要集中在理論研究，實際制備存在一定的難度。而雷達(dá)與紅外兼容隱身復(fù)合型材料主要是指在雷達(dá)隱身材料表面制備紅外隱身功能層，實現(xiàn)的關(guān)鍵在于該紅外隱身功能層要同時具有雷達(dá)高透過和紅外高反射特性， 常用的紅外隱身功能層有低發(fā)射率涂料和金屬薄膜，但二者均會對底層雷達(dá)吸波材料的雷達(dá)吸波性能帶來不利影響，難以較好的實現(xiàn)雷達(dá)與紅外隱身兼容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制作方便的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，還相應(yīng)提供一種工藝步驟簡單、投入小、可成型大規(guī)模復(fù)雜構(gòu)件的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種雷達(dá)與紅外兼容隱身材料， 所述兼容隱身材料主要是由雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層與紅外隱身功能層復(fù)合組成，所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層為玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料制成，所述紅外隱身功能層為一容性頻率選擇表面 (簡稱 CFSS)。上述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料中，所述容性頻率選擇表面的單元周期優(yōu)選為 0. 36mm 0. 8mm、縫隙寬度為0. 08mm 0. 12mm。通過采用該優(yōu)選的容性頻率選擇表面，其紅外發(fā)射率可控制在0. 40 0. 53。上述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料中，所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)優(yōu)選控制在 3 5。為了使上述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)控制在優(yōu)選的3 5，一種優(yōu)選的改進(jìn)方案為在所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層的中部設(shè)置一層電阻片，所述電阻片的方阻為100Ω/ □ 130 Ω / □。上述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料中，所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層的厚度優(yōu)選為4. 5mm 5. 5mm，所述電阻片距雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層底層的距離優(yōu)選為2. 2mm 3. 5mm。
作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的制備方法，包括以下步驟(1)通過PCB工藝制備所述的容性頻率選擇表面；(2)通過絲網(wǎng)印刷工藝用導(dǎo)電碳漿在擬定的玻璃纖維平紋布上制備一層電阻片；(3)以環(huán)氧樹脂為基材，以附著有電阻片的上述玻璃纖維平紋布為增強(qiáng)材料，通過采用常規(guī)的樹脂成型工藝(例如手糊、樹脂傳遞模塑、真空浸漬成型工藝等)制備一玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料，并以此作為雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層；(4)通過固化成型，使所述容性頻率選擇表面依附的玻璃鋼基板復(fù)合疊加到雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層上，制得雷達(dá)與紅外兼容隱身材料。本發(fā)明的上述技術(shù)方案是首先對CFSS的單元尺寸與紅外發(fā)射率和雷達(dá)透過率的關(guān)系進(jìn)行研究，得出具有較低紅外發(fā)射率和較高雷達(dá)透過率所需的CFSS單元尺寸，然后將 PCB工藝制備的CFSS復(fù)合在常規(guī)樹脂成型工藝制備的玻璃鋼吸波結(jié)構(gòu)上，再進(jìn)行建模，并利用基于單純形法的優(yōu)化設(shè)計軟件對制得的兼容隱身材料的吸波性能進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化，最終確定出兼容隱身材料的各項技術(shù)參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明通過在玻璃鋼吸波結(jié)構(gòu)表面復(fù)合容性頻率選擇表面，制備得到一種基于CFSS的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料(樹脂基復(fù)合材料)， 該兼容隱身材料利用表層容性頻率選擇表面的頻率選擇特性，實現(xiàn)了紅外波段高反射和雷達(dá)波段高透過的雙工特性，實現(xiàn)了寬頻吸波性能和較低紅外發(fā)射率的統(tǒng)一，解決了現(xiàn)有雷達(dá)與紅外隱身兼容性較差的問題。本發(fā)明的兼容隱身材料結(jié)構(gòu)相對簡單，制備工藝相對成熟，通過對現(xiàn)有常規(guī)工藝和設(shè)備進(jìn)行組合即可實現(xiàn)本發(fā)明兼容隱身材料制備，成本較低，易于規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。利用本發(fā)明的兼容隱身材料還可制備大型、復(fù)雜的構(gòu)件，從而實現(xiàn)雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的實際應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料結(jié)構(gòu)示意圖；其中1、雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層； 2、紅外隱身功能層；3、電阻片。圖2為本發(fā)明實施例1中制得的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的實物照片。圖3為本發(fā)明實施例1中的容性頻率選擇表面在60°C下的紅外熱像圖。圖4為本發(fā)明實施例1中的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的雷達(dá)反射率曲線圖。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實施例1 一種如圖1所示的本發(fā)明的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，該兼容隱身材料主要是由雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層1與紅外隱身功能層2復(fù)合組成，雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層1為玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料制成。雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層1的中部設(shè)有一層電阻片3，電阻片3的方阻為 120 Ω / □，由此形成的雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層1的介電常數(shù)為4 ；雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層1的厚度為5mm， 電阻片3距雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層1底層的距離h為2. 75mm。紅外隱身功能層2為一容性頻率選擇表面。該容性頻率選擇表面的對應(yīng)單元周期t為0. 36mm，縫隙寬度d為0. 08mm，該容性頻率選擇表面的紅外發(fā)射率為0. 53。本實施例的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料是按以下步驟制備得到(1)通過PCB工藝制備符合電性能設(shè)計要求的的容性頻率選擇表面(單元周期為 0. 36mm、縫隙寬度為0. 08mm)；(2)通過絲網(wǎng)印刷工藝采用導(dǎo)電碳漿在玻璃纖維平紋布上制備方阻為120Ω/ □ 的電阻片；(3)以環(huán)氧樹脂為基材，以玻璃纖維平紋布為增強(qiáng)材料，在距底層2. 75mm的位置加入上述電阻片，通過采用常規(guī)的手糊工藝制備介電常數(shù)為4的玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料，并以此作為雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層1 ；(4)通過固化成型，使所述容性頻率選擇表面依附的玻璃鋼基板復(fù)合疊加到雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層上，制得如圖1、圖2所示的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，材料尺寸為 180mmX180mmX5mm。本實施例制得的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的主要性能參數(shù)如下表1所示表1 雷達(dá)與紅外兼容隱身材料主要性能參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，其特征在于所述兼容隱身材料主要是由雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層與紅外隱身功能層復(fù)合組成，所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層為玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料制成，所述紅外隱身功能層為一容性頻率選擇表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，其特征在于所述容性頻率選擇表面的單元周期為0. 36mm 0. 8mm、縫隙寬度為0. 08mm 0. 12mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，其特征在于所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層的介電常數(shù)為3 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，其特征在于所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層的中部設(shè)有一層電阻片，所述電阻片的方阻為100 Ω / □ 130 Ω / 口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料，其特征在于所述雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層的厚度為4. 5mm 5. 5mm，所述電阻片距雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層底層的距離為2. 2mm 3. 5mm。
6.一種如權(quán)利要求1 5中任一項所述的雷達(dá)與紅外兼容隱身材料的制備方法，包括以下步驟(1)通過PCB工藝制備所述的容性頻率選擇表面；(2)通過絲網(wǎng)印刷工藝用導(dǎo)電碳漿在擬定的玻璃纖維平紋布上制備一層電阻片；(3)以環(huán)氧樹脂為基材，以附著有電阻片的上述玻璃纖維平紋布為增強(qiáng)材料，通過采用常規(guī)的樹脂成型工藝制備一玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料，并以此作為雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層；(4)通過固化成型，使所述容性頻率選擇表面依附的玻璃鋼基板復(fù)合疊加到雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層上，制得雷達(dá)與紅外兼容隱身材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雷達(dá)與紅外兼容隱身材料及其制備方法，該兼容隱身材料主要是由雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層與紅外隱身功能層復(fù)合組成，雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)層為玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料制成，紅外隱身功能層為一容性頻率選擇表面。本發(fā)明的制備方法為，先通過PCB工藝制備容性頻率選擇表面；再通過絲網(wǎng)印刷工藝用導(dǎo)電碳漿在玻璃纖維平紋布上制備一層電阻片；然后以環(huán)氧樹脂為基材，以玻璃纖維平紋布為增強(qiáng)材料，采用樹脂成型工藝制備一玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃鋼復(fù)合材料，最后通過固化成型使容性頻率選擇表面復(fù)合疊加，制得雷達(dá)與紅外兼容隱身材料。本發(fā)明的兼容隱身材料不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低、制作方便，而且實現(xiàn)了紅外波段高反射和雷達(dá)波段高透過的雙工特性。
文檔編號B32B37/02GK102179968SQ2011100522
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者周永江, 楚增勇, 王 義, 程海峰 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)