專利名稱：柔性非連續(xù)體吸波涂層及制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于材料科學和電磁場理論的交叉技術(shù)領域，涉及ー種高效寬頻吸波涂層及制備エ藝。
背景技術(shù)：
隨著對電磁波吸收材料研究的深入以及實際應用的需求，高吸收性能、寬頻段、重量輕、體積小等高性能吸波涂層已成為當前吸波材料的研究重點。吸波涂層正是在此背景下受到越來越多的關(guān)注。目前，吸波涂層大都采用在環(huán)氧樹脂、聚丙烯等基體中添加吸波粉體噴涂或涂刷制得。但這種涂層對電磁波的吸收具有選擇性，有效吸收頻段太窄，而且施工后涂層容易脫落。為了拓寬對電磁波的吸收頻段，增強吸波效能，常用的方法往往采用優(yōu)化改性吸波劑、吸波劑多元復合以及采取多層吸波結(jié)構(gòu)等方法來實現(xiàn)。但是這類吸波結(jié)構(gòu)ー方面制備成本較高，另ー方面很難做到與自由空間波阻抗的良好匹配，從而限制了吸波涂層吸波性能的提高和吸波頻段的拓寬。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題與不足，本發(fā)明g在提供了一種柔性非連續(xù)體吸波涂層及其制備方法，有效改善吸波涂層與空氣波阻抗的良好匹配，解決了吸波涂層吸收頻段窄、吸收效能差的缺點；而且在應用時可直接采用簡單的粘貼施工，提高了涂層的防脫落性能。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種柔性非連續(xù)體吸波涂層，包括柔性基體及其上的吸波涂層，其特征在于所述吸波涂層為非連續(xù)體単元結(jié)構(gòu)，是通過直接涂刷將含有吸收劑的涂料涂刷或滾涂至所述柔性基體上形成；或是通過磁控濺射將吸收劑濺射到所述柔性基體上形成；所述柔性基體具有較高的透波性和粘結(jié)能力；具體的，如采用聚酰亞胺或玻纖布。所述吸波涂層的非連續(xù)體単元可為正方形、長方形、圓形、多邊形，或其他的規(guī)則或不規(guī)則的形狀，其邊長或半徑尺寸為0. 5-2mm。進ー步的，所述吸波涂層通過3-5層直接涂刷或磁控濺射形成，其中每ー層吸收劑成分由底層到頂層依次是導電粉體層、磁性粉體層和介電粉體層。本發(fā)明同時公開了所述柔性非連續(xù)體吸波涂層的制備方法，包括如下步驟(I)基體和吸收劑的準備選用具有較高的透波性和粘結(jié)能力的柔性材料，如聚酰亞胺或玻纖布，作為基體，厚度為10-100 ym;并對之進行清潔處理；所述基體的清潔處理是分別采用丙酮和無水こ醇對基體進行超聲清洗，去除表面油污，熱風吹干后待用；分別選擇導電粉體、磁性粉體和介電粉體作為吸收劑；并對之進行預處理；
具體的，對通過直接涂刷形成柔性非連續(xù)體吸波涂層的エ藝，所述基體的清潔處理是分別采用丙酮和無水こ醇對基體進行超聲清洗，去除表面油污，熱風吹干后待用；所述吸收劑分別為微米級羰基鉄粉、微米級鍶鐵氧體粉，導電碳粉和鈦酸鋇粉體，并對所述吸波劑進行表面偶聯(lián)劑預處理，達到與涂料基體有較好分散效果；選擇聚氨酯作為涂料；對通過磁控濺射形成柔性非連續(xù)體吸波涂層的エ藝，所述基體的清潔處理是分別采用丙酮和無水こ醇對基體進行超聲清洗，去除表面油污，熱風吹干后放入直流/射頻磁控濺射鍍膜設備真空室進行離子轟擊清洗lOmin，其中離子源功率控制在50-100 ;所述吸收劑分別為微米級羰基鉄、微米級鍶鐵氧體和鈦酸鋇，純度超過90% ；(2)吸收劑涂料或吸收劑靶材的制備；對于直接涂刷エ藝，進行吸收劑涂料的制備；具體的，即將預處理后的吸波劑與涂料按一定比例混合后待用，混合比例為吸收劑與涂料的質(zhì)量比為10-80 100；
對于磁控濺射エ藝，進入吸收劑靶材的制備；具體的，即按照磁控濺射設備所需規(guī)格和要求，將羰基鉄粉、鍶鐵氧體粉和鈦酸鋇吸收劑壓制成三種不同的靶材，根據(jù)成分做好標記后待用；(3)非連續(xù)體組合模板的制備根據(jù)吸波涂層的厚度要求，選擇0. 1-1. Omm厚的金屬板，采用線切割方法加工出邊長或半徑為0. 5-2_的多孔模板，孔的形狀可為正方形、長方形、圓形、多邊形，或其他的規(guī)則或不規(guī)則的形狀；將多孔模板放置于事先鋪平的柔性基體上形成非連續(xù)體組合模板待用；(4)柔性非連續(xù)體吸波涂層形成采用直接涂刷エ藝，將吸收劑涂料按層次要求順序在所述非連續(xù)體組合模板表面進行多次涂刷或滾涂，至涂層將模板的凹面填至與凸面齊平完成涂刷；30min后，去掉上層的多孔模板，并待非連續(xù)體単元結(jié)構(gòu)的吸波涂層繼續(xù)固化后即成；或者采用磁控濺射エ藝，將所述非連續(xù)體組合模板放入真空室中按層次要求順序進行涂層濺射，至涂層將模板的凹面填至與凸面齊平完成濺射；并小心去掉上層的多孔模板，去除邊緣毛刺即成；所述層次要求順序，即每ー層吸收劑成分由底層到頂層依次是導電粉體層、磁性粉體層和介電粉體層。具體的，涂刷或滾涂的層次要求順序依次為導電碳粉涂料、羰基鐵涂料、鍶鐵氧體涂料和鈦酸鋇涂料；磁控濺射的層次要求順序依次為羰基鐵、鍶鐵氧體和鈦酸鋇，每次濺射厚度為150 u m,時間為30min-2h。對通過上述方法制備而成的柔性非連續(xù)體吸波涂層進行成品性能檢測，主要測試材料的反射損耗性能，因為電磁波的反射損耗性能是衡量吸波材料吸收性能的重要指標。測試采用弓形法在無回波暗室中進行，測試結(jié)果用dB值表示。測試結(jié)果表明，本發(fā)明通過吸波涂層的非連續(xù)化的柔性設計，有效改善了與自由空間的波阻抗匹配，大大提高了吸波涂層的吸收性能，并拓寬了吸波涂層的有效吸收頻段；解決了吸波涂層吸收頻段窄、吸收效能差的問題；另ー方面，柔性基體的采用，在應用時可直接粘貼施工，從而簡化施工エ藝。柔性非連續(xù)體吸波涂層制備簡單，成本較低，性能穩(wěn)定，有著良好的應用前景。


圖I是實施例的非連續(xù)體組合模板的組合示意I.多孔模板2.柔性基體3.組合模板圖2是圖I中的組合模板的橫截面示意圖；圖3是實施例I所制備的涂刷型柔性非連續(xù)體吸波涂層照片；
圖4是實施例I所制備的涂刷型柔性非連續(xù)體吸波涂層吸波性能測試曲線；其中，a.涂刷型柔性非連續(xù)體吸波涂層試樣；b.涂刷型連續(xù)體吸波涂層試樣；圖5是實施例2所制備的濺射型柔性非連續(xù)體吸波涂層照片；圖6是實施例2所制備的濺射型柔性非連續(xù)體吸波涂層吸波性能測試曲線；其中，a’ .濺射型柔性非連續(xù)體吸波涂層試樣；b’ .濺射型連續(xù)體吸波涂層試樣
具體實施例方式實施例I涂刷型柔性非連續(xù)體吸波涂層及其制備エ藝I.原料的選擇與預處理I. I基體選擇選用聚酰亞胺柔性基體材料，厚度為10 U m-100 U m。I. 2涂層沉積前對基體的清潔處理將聚酰亞胺柔性基體分別采用濃度為99. 7%丙酮和無水こ醇進行超聲清洗，去除表面油污，熱風吹干后待用。I. 3吸收劑的選擇和預處理選用的吸波劑分別為微米級羰基鉄粉、微米級鍶鐵氧體粉，導電碳粉和鈦酸鋇粉體，并對選取的吸波劑進行表面偶聯(lián)劑預處理，達到與涂料基體有較好分散效果，涂覆所選涂料為聚氣酷涂料。2.吸收劑涂料的制備將預處理后的導電碳粉、羰基鐵粉、鍶鐵氧體粉和鈦酸鋇吸收劑分別與涂料按10 100,30 100,40 100和30 100的比例充分混合，形成四種涂料，最后將固化劑加入充分攪拌均勻待用。3.非連續(xù)體組合模板的制備選擇0. lmm-1. Omm厚的金屬板,應用線切割技術(shù)加工出非連續(xù)體單元模塊的多孔模板，并與聚酰亞胺柔性基體進行組合形成待用的組合模板，如圖I和圖2所示，此處，孔的形狀選用了正方形，邊長為0. 5mm-2mm。4.柔性非連續(xù)體吸波涂層的沉積采用直接涂刷エ藝，將事先按照一定比例配置好的不同吸收劑涂料在組合模板表面進行多次涂刷或滾涂，涂刷順序依次為導電碳粉涂料、羰基鐵涂料、鍶鐵氧體涂料和鈦酸鋇涂料，至涂層將模板的凹面填至與凸面齊平完成涂刷，30min后去掉上層多孔模板，使涂層繼續(xù)固化，柔性非連續(xù)體吸波涂層形成，如圖3所示。5.成品性能檢測測試柔性非連續(xù)體涂層的反射損耗性能，因為電磁波的反射損耗性能是衡量吸波材料吸收性能的重要指標。將涂層放置在金屬反射板上，采用弓形法在無回波暗室中進行，測試結(jié)果用dB值表示，如圖4所示，很顯然，柔性非連續(xù)體涂層具有更優(yōu)越的吸波性能。
實施例2濺射型柔性非連續(xù)體吸波涂層及其制備エ藝I.原料的選擇與預處理I. I基體選擇選用玻纖布等柔性基體材料，厚度約為10 U m-100 U m。I. 2涂層沉積前對基體的清潔處理將玻纖布柔性基體分別采用濃度為99. 7%丙酮和無水こ醇進行超聲清洗，去除表面油污，熱風吹干后放入直流/射頻磁控濺射鍍膜設備真空室進行離子轟擊清洗約lOmin，其中離子源功率控制在50-100W。I. 3吸收劑的選擇和預處理選用的吸波劑分別為微米級羰基鉄、微米級鍶鐵氧體和鈦酸鋇，純度超過90%即可，制備適量待用。2.吸收劑靶材的制備按照磁控濺射設備所需規(guī)格和要求，將羰基鉄粉、鍶鐵氧體粉和鈦酸鋇吸收劑壓制成三種不同的靶材，根據(jù)成分做好標記后待用。3.非連續(xù)體組合模板的制備選擇0. lmm-1. Omm厚的金屬板,應用線切割技術(shù)加工出非連續(xù)體單元模塊的多孔模板，并與玻纖布柔性基體進行組合形成待用的組合模板，如圖I和圖2所示，此處，孔的形狀選用了正方形，邊長為0. 5mm-2mm。4.柔性非連續(xù)體吸波涂層的制備將組合模板放入真空室中進行涂層濺射，根據(jù)涂層不同層次材料要求進行更換靶材，從底層到頂層濺射成分依次為羰基鐵、鍶鐵氧體和鈦酸鋇，毎次濺射厚度約為150 u m,時間為30min-2h，最后頂層濺射到跟模具凸面平齊后完成濺射，并小心去掉上層模板，去掉邊緣毛刺，柔性非連續(xù)體吸波涂層形成，如圖5所示。磁控濺射真空室本底真空度為
I.OX 10_3Pa，工作氣氛為Ar，工作真空度為0. 2-0. 8Pa，濺射功率為50_100w，沉積時間根據(jù)厚度要求一般約為l_5h。5.成品性能檢測測試柔性非連續(xù)體涂層的反射損耗性能，因為電磁波的反射損耗性能是衡量吸波材料吸收性能的重要指標。將涂層放置在金屬反射板上，采用弓形法在無回波暗室中進行，測試結(jié)果用dB值表示，結(jié)果如圖6所示，反射率測試結(jié)果絕對值越大，材料的吸波性能越好；很顯然，柔性非連續(xù)體涂層具有更優(yōu)越的吸波性能。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式

，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種柔性非連續(xù)體吸波涂層，包括柔性基體及其上的吸波涂層，其特征在于 所述吸波涂層為非連續(xù)體単元結(jié)構(gòu)，是通過直接涂刷將含有吸收劑的涂料涂刷或滾涂至所述柔性基體上形成；或是通過磁控濺射將吸收劑濺射到所述柔性基體上形成； 所述柔性基體具有較高的透波性和粘結(jié)能力。
2.如權(quán)利要求I所述的柔性非連續(xù)體吸波涂層，其特征在于 所述柔性基體為聚酰亞胺或玻纖布。
3.如權(quán)利要求I所述的柔性非連續(xù)體吸波涂層，其特征在于 所述吸波涂層的非連續(xù)體單元為正方形、長方形、圓形或多邊形，其邊長或半徑尺寸為0.5-2mm。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述柔性非連續(xù)體吸波涂層，其特征在于 所述吸波涂層通過3-5層直接涂刷或磁控濺射形成，其中每ー層吸收劑成分由底層到頂層依次是導電粉體層、磁性粉體層和介電粉體層。
5.一種柔性非連續(xù)體吸波涂層的制備方法，包括如下步驟 (1)基體和吸收劑的準備 選用具有較高的透波性和粘結(jié)能力的柔性材料作為基體，厚度為10-100 ym;并對之進行清潔處理； 分別選擇導電粉體、磁性粉體和介電粉體作為吸收劑；并對之進行預處理； (2)吸收劑涂料或吸收劑靶材的制備； 對于直接涂刷エ藝，進行吸收劑涂料的制備； 對于磁控濺射エ藝，進行吸收劑靶材的制備； (3)非連續(xù)體組合模板的制備 根據(jù)吸波涂層的厚度要求，選擇0. 1-1. Omm厚的金屬板，采用線切割方法加工出邊長或半徑為0. 5-2mm的多孔模板，將多孔模板放置于事先鋪平的柔性基體上形成非連續(xù)體組合模板待用； (4)柔性非連續(xù)體吸波涂層沉積 采用直接涂刷エ藝，將吸收劑涂料按層次要求順序在所述非連續(xù)體組合模板表面進行多次涂刷或滾涂，至涂層將模板的凹面填至與凸面齊平完成涂刷；30min后去掉上層的多孔模板，并待非連續(xù)體単元結(jié)構(gòu)的吸波涂層繼續(xù)固化后即成；或者 采用磁控濺射エ藝，將所述非連續(xù)體組合模板放入真空室中按層次要求順序進行涂層濺射，至涂層將模板的凹面填至與凸面齊平完成濺射；并小心去掉上層的多孔模板，去除邊緣毛刺即成； 所述層次要求順序，即每ー層吸收劑成分由底層到頂層依次是導電粉體層、磁性粉體層和介電粉體層。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于對通過直接涂刷形成柔性非連續(xù)體吸波涂層的エ藝， 步驟(I)中，所述基體的清潔處理是分別采用丙酮和無水こ醇對基體進行超聲清洗，熱風吹干后待用；所述吸收劑分別為微米級羰基鉄粉、微米級鍶鐵氧體粉，導電碳粉和鈦酸鋇粉體，并對所述吸波劑進行表面偶聯(lián)劑預處理，選擇聚氨酯作為涂料； 步驟(2)為所述吸收劑涂料的制備，即將預處理后的吸波劑與涂料按一定比例混合后待用，混合比例為吸收劑與涂料的質(zhì)量比為10-80 100 ； 步驟(4)中，涂刷或滾涂的層次要求順序依次為導電碳粉涂料、羰基鐵涂料、鍶鐵氧體涂料和欽酸鎖涂料。
7.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于對通過磁控濺射形成柔性非連續(xù)體吸波涂層的エ藝， 步驟(I)中，所述基體的清潔處理是分別采用丙酮和無水こ醇對基體進行超聲清洗，熱風吹干后放入直流/射頻磁控濺射鍍膜設備真空室進行離子轟擊清洗lOmin，其中離子源功率控制在50-100 ;所述吸收劑分別為微米級羰基鉄、微米級鍶鐵氧體和鈦酸鋇，純度超過90% ； 步驟(2)為吸收劑靶材的制備，即按照磁控濺射設備所需規(guī)格和要求，將羰基鉄粉、鍶鐵氧體粉和鈦酸鋇吸收劑壓制成三種不同的靶材，根據(jù)成分做好標記后待用； 步驟(4)中，磁控濺射的層次要求順序依次為羰基鐵、鍶鐵氧體和鈦酸鋇，毎次濺射厚度為150 u m,時間為30min-2h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性非連續(xù)體吸波涂層及制備方法。所述柔性非連續(xù)體吸波涂層，包括具有較高透波性和粘結(jié)能力的柔性基體及其上具有非連續(xù)體單元結(jié)構(gòu)的吸波涂層，后者通過直接涂刷將含有吸收劑的涂料涂刷或滾涂至所述柔性基體上形成；或是通過磁控濺射將吸收劑濺射到所述柔性基體上形成。所述的柔性非連續(xù)體吸波涂層通過涂層的非連續(xù)化柔性設計，其吸波涂層有效改善與自由空間的波阻抗匹配，增加額外損耗機制，大大提高了其吸收性能并拓寬其有效吸收頻段，解決了吸波涂層吸收頻段窄、吸收效能差的問題；柔性基體的采用，在應用時可直接粘貼施工，從而簡化施工工藝。柔性非連續(xù)體吸波涂層制備簡單，成本較低，性能穩(wěn)定，有著良好的應用前景。
文檔編號B32B33/00GK102642354SQ201210103700
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者劉卓, 吳廣利, 段玉平 申請人:大連理工大學