本發(fā)明涉及復(fù)雜結(jié)構(gòu)吸波與屏蔽材料的制造，具體來說，涉及一種外場測試用的低散射覆蓋物，其針對民用或軍用電子設(shè)備或目標(biāo)的外場測試，進(jìn)行遮蔽處理后能夠降低背景電磁散射以及背景與目標(biāo)之間電磁耦合，從而降低背景對目標(biāo)測試的影響。

背景技術(shù)：

隨著電磁測試技術(shù)的發(fā)展，目標(biāo)的電磁散射特性測試對于提升目標(biāo)的生存能力、定位判斷精度至關(guān)重要。針對外場測試目標(biāo)，目標(biāo)的雷達(dá)散射截面(radar cross section，RCS)是反映其性能特點(diǎn)的重要指標(biāo)之一。隨著低散射目標(biāo)或隱身目標(biāo)的測試需求日益增加，傳統(tǒng)的室內(nèi)緊縮場測試面臨暗室尺寸小，建造成本高的問題，為了能夠全面反映目標(biāo)的電磁特性，全尺寸測試是最為直觀的測試手段，其測試得到的數(shù)據(jù)能夠更準(zhǔn)確的描述目標(biāo)的電磁散射特性。全尺寸目標(biāo)測試過程對于測試場地和測試配套設(shè)施都有較高的要求，如測試系統(tǒng)其對于天線的功率相對室內(nèi)測試而言明顯提高，對于測試支架的散射特性以及支架與地面的電磁耦合效應(yīng)需要進(jìn)行抑制處理，對于測試場地的地面及其他背景的電磁影響也需要抑制。目前國內(nèi)針對外場全尺寸目標(biāo)的電磁散射還處于起步階段，對于測試目標(biāo)與地面之間的電磁散射主要以吸波角錐和吸波海綿地毯為主，這都造成對于大目標(biāo)測試場地的布置周期長，同時(shí)受氣候環(huán)境的影響很大（常規(guī)角錐和海綿地毯對于空氣的濕度影響敏感），導(dǎo)致外場電磁散射測試面臨很大的環(huán)境和空間上的挑戰(zhàn)。

為解決該類測試中面臨的問題，提出一種基于吸波材料與屏蔽材料相結(jié)合的貼片結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的吸波貼片和屏蔽貼片有一定的區(qū)別。傳統(tǒng)的吸波貼片所采用的材料主要為吸波微粒和粘結(jié)劑，對于屏蔽性能考慮還較少，另外針對地面作為底層材料與吸波貼片之間的匹配還很少考慮；如專利CN102977480A公開了一種橡膠基材柔性吸波材料的制備方法，主要針對民用吸波材料領(lǐng)域，采用的方法是將填料與橡膠按一定的質(zhì)量比進(jìn)行填充，混料過程中加入有機(jī)溶劑，混煉完成后放置一段時(shí)間，有機(jī)溶劑揮發(fā)掉后進(jìn)行壓延，制備成吸波貼片，這類貼片以吸波為主，屏蔽性能面臨不足，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，難以實(shí)現(xiàn)寬頻帶吸波/屏蔽的性能。專利CN104979641A提出一種三明治結(jié)構(gòu)的寬頻吸波體，中間為高介電薄層，兩邊為厚度0.1～0.3mm的復(fù)合損耗層，該吸波體能夠?qū)崿F(xiàn)兩種吸收峰，對兩層復(fù)合損耗層進(jìn)行設(shè)計(jì)后可以得到寬頻吸收率，但是該材料只考慮到材料的反射率，對于屏蔽性能并未分析，對于襯底為地面的情況也未考慮到。專利CN104893605A提出一種電磁屏蔽用吸波片，包括作為反射層的石墨片、吸波層和離型材料層，所述石墨片和吸波層之間設(shè)置有第一膠粘層，吸波層和離型材料層之間設(shè)置有第二膠粘層，這種結(jié)構(gòu)以吸波材料來實(shí)現(xiàn)屏蔽效果，吸波性能有限（最大僅88%），屏蔽性能面臨不足，并未考慮粘膠層在受力環(huán)境下出現(xiàn)分層現(xiàn)象。另外，針對屏蔽材料的研究通常以針對電磁波的反射為主，所制備的材料通常為導(dǎo)電或半導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，對于雜波并不能起到消除的效果，有時(shí)還可能出現(xiàn)二次反射或電磁耦合的現(xiàn)象，如專利CN105246315A提供了一種柔性屏蔽材料的制備方法，將基材薄膜置于導(dǎo)電膠水中上漿后烘干，得到導(dǎo)電薄膜，所采用的基材薄膜選自網(wǎng)孔膜或網(wǎng)格布，然后采用真空鍍膜，在所述導(dǎo)電薄膜表面依次鍍金屬膜以及金屬保護(hù)膜，得到柔性屏蔽材料，這種結(jié)構(gòu)對于電磁波能夠有較好的反射，屏蔽性能較好，然而考慮鍍膜工藝在基體膜中的體積較小，在多次折疊下可能會(huì)出現(xiàn)表面導(dǎo)電薄膜被破壞，屏蔽性能降低的現(xiàn)象。專利CN105218953A公開了一種乙丙橡膠電纜用半導(dǎo)電絕緣屏蔽材料，制備的導(dǎo)體半導(dǎo)電屏蔽層在20℃時(shí)的體積電阻率為50-90Ω?cm，具有較好的屏蔽性能、機(jī)械性能、耐老化等性能，然而其對于電磁波也不具備吸收功能。專利CN105131612A提出一種自粘性導(dǎo)電硅橡膠電磁屏蔽材料，電磁屏蔽材料是由硅橡膠、增粘劑、偶聯(lián)劑、硫化劑、和功能填料按重量百分比復(fù)合而成，功能填料為可導(dǎo)電的導(dǎo)電炭黑、鎳包石墨、鎳包玻璃珠、銀鋁粉、銀包玻璃珠的導(dǎo)電顆粒等，其平均粒徑為0.01～500微米，盡管該材料具有導(dǎo)電電磁屏蔽的功能，同時(shí)還具有自粘特性，但是其同樣不具備損耗電磁波的功能，無法應(yīng)用于外場試驗(yàn)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對外場測試背景的影響，提出一種外場測試用的低散射覆蓋物，結(jié)合吸波材料和屏蔽材料的電磁設(shè)計(jì)和制造，降低地面等背景對電磁波的反射以及地面和目標(biāo)之間的電磁耦合特性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種外場測試用的低散射覆蓋物，該低散射覆蓋物包含吸波層、導(dǎo)電層和增強(qiáng)層；所述的吸波層包含若干層吸波材料，該吸波材料由吸波微粒添加到硅橡膠材料中形成，以實(shí)現(xiàn)寬頻吸波效果；所述的導(dǎo)電層由導(dǎo)電纖維添加到硅橡膠材料中形成，以實(shí)現(xiàn)較高的導(dǎo)電性；所述的增強(qiáng)層采用內(nèi)置的纖維網(wǎng)格布結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)貼片的增強(qiáng)，該纖維網(wǎng)格布置于兩層硅橡膠材料層之間。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物，其中，所述的吸波微粒選擇片形或球形羰基鐵微粒、鐵硅或鐵硅鋁，吸波微粒的體積添加比為5%～50%，每層厚度在0.2mm～1mm。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物，其中，所述的導(dǎo)電纖維的體積添加比為10%～35%，導(dǎo)電層的厚度為1mm～3mm。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物，其中，所述的導(dǎo)電纖維的長徑比為20~100。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物，其中，所述的導(dǎo)電纖維選擇銀包覆玻璃纖維、銅包覆玻璃纖維、銀包覆芳綸纖維、銅包覆芳綸纖維中的任意一種或幾種的混合。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物，其中，所述的纖維網(wǎng)格布材料選擇尼龍纖維、芳綸纖維、玻璃纖維中的任意一種或幾種的混合。

本發(fā)明還提供了一種上述的外場測試用的低散射覆蓋物的制備方法，該方法包含以下步驟：

步驟1，多層吸波材料澆注形成吸波層，該步驟具體包含：

步驟1.1，分別制備若干層吸波材料：將吸波微粒與室溫固化硅橡膠材料混合，混料過程中加入相對于吸波微粒質(zhì)量比1-2%的偶聯(lián)劑，直至混合均勻，然后添加室溫固化硅橡膠填料的固化劑，質(zhì)量比為橡膠的5%，混合均勻；

步驟1.2，將第一層吸波材料澆注到預(yù)定的平面腔內(nèi)，刮平；

步驟1.3，待第一層吸波材料達(dá)到半固化狀態(tài)時(shí)，澆注第二層吸波材料；

步驟1.4，重復(fù)步驟1.2、步驟1.3；

步驟2，制備導(dǎo)電層，其包含：

步驟2.1，利用稀釋劑對室溫固化硅橡膠進(jìn)行稀釋處理，稀釋劑與硅橡膠的質(zhì)量比為1：2，待硅橡膠稀釋均勻后，采用逐步添加法對導(dǎo)電纖維進(jìn)行添加混合，待導(dǎo)電纖維混合均勻后，將混合物靜置加熱，等待稀釋劑揮發(fā)，待揮發(fā)完畢后，添加相對于硅橡膠材料以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為2%～10%的固化劑，然后慢速混合均勻，靜置直至呈半固化狀態(tài)；

步驟2.2，將上述導(dǎo)電材料澆注到半固化的吸波層上，靜置，呈半固化狀態(tài)，獲得導(dǎo)電層；

步驟3，制備增強(qiáng)層，該步驟具體包含：

步驟3.1，待上述制備的導(dǎo)電層到達(dá)半固化狀態(tài)時(shí)，將硅橡膠材料與固化劑按照質(zhì)量比100：5混合好，在導(dǎo)電層表面進(jìn)行澆注并用刮刀刮平，得下橡膠層；

步驟3.2，待鋪設(shè)的下橡膠層達(dá)到半固化狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行網(wǎng)格布鋪設(shè)；

步驟3.3，進(jìn)行硅橡膠材料的澆注，獲得上硅橡膠層，澆注完畢后直至橡膠固化成型，即可得到最終需要的低散射覆蓋物，其中，上硅橡膠層中，硅橡膠和固化劑質(zhì)量添加比例為100：5。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物的制備方法，其中，步驟1.1中，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物的制備方法，其中，步驟1.2中，第一層吸波材料的厚度為0.3mm~1mm。

上述的外場測試用的低散射覆蓋物的制備方法，其中，步驟3中，增強(qiáng)層的厚度為2mm～5mm，其中，下橡膠層厚度為1mm～2mm；上硅橡膠層厚度為1mm～2mm。

本發(fā)明將吸波貼片和導(dǎo)電貼片組合形成低散射覆蓋物，用于遮蔽地面對于電磁波的反射以及降低地面和目標(biāo)之間的電磁耦合效應(yīng)。吸波貼片采用多層設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)寬頻帶吸收性能，導(dǎo)電貼片用于屏蔽從吸波貼片底層透射的電磁波，通過底層增強(qiáng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)覆蓋物所需要的強(qiáng)度和柔性。本發(fā)明采用液態(tài)橡膠和吸波微粒、導(dǎo)電微粒和增強(qiáng)微粒等混和，并通過多次澆注的方式來制備多層吸波材料。本發(fā)明所制備的材料可應(yīng)用于大型目標(biāo)在外場的電磁散射測試中，基于吸波材料的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)較好的電磁波吸收或屏蔽的效果，具有很好的場地快速布置特點(diǎn)，以及抗氧化、耐腐蝕、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有應(yīng)用前景的復(fù)雜吸波/屏蔽電磁產(chǎn)品。

本發(fā)明提出的外場測試用的低散射覆蓋物制備方法及工藝，與其他常規(guī)的吸波材料和屏蔽材料的噴涂和模壓成型機(jī)理不同，成型方式為自由澆注與刮平相結(jié)合的多層貼片制造，能夠容易控制各層的厚度，以滿足預(yù)計(jì)的電磁特性要求，實(shí)現(xiàn)吸波材料和屏蔽材料的可設(shè)計(jì)性。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）本發(fā)明利用橡膠和粉末直接混合，進(jìn)行多次澆注，能夠保證各層之間的粘結(jié)強(qiáng)度，避免不必要的分層現(xiàn)象發(fā)生。

（2）本發(fā)明利用鋪設(shè)增強(qiáng)方式來實(shí)現(xiàn)覆蓋物的制備，采用的增強(qiáng)材料添加比相比其他增強(qiáng)材料強(qiáng)度更高，同時(shí)制備成本也較低。

（3）本發(fā)明所提供的低散射覆蓋物材料具備良好的吸波與屏蔽性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種外場測試用的低散射覆蓋物的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種外場測試用的低散射覆蓋物的制備工藝流程圖。

圖3 是本發(fā)明的實(shí)施例1-3制備的低散射覆蓋物的吸波性能曲線。

圖4 是本發(fā)明本發(fā)明的實(shí)施例1-3制備的低散射覆蓋物的屏蔽性能曲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種外場測試用的低散射覆蓋物的結(jié)構(gòu)示意圖，該低散射覆蓋物包含吸波層10、導(dǎo)電層20和增強(qiáng)層30；所述的吸波層10包含若干層吸波材料（圖1中給出了3層的示例，第一層吸波材料11、第二層吸波材料12及第三層吸波材料13），該吸波材料由吸波微粒添加到硅橡膠材料中形成，以實(shí)現(xiàn)寬頻吸波效果；所述的導(dǎo)電層由導(dǎo)電纖維添加到硅橡膠材料中形成，以實(shí)現(xiàn)較高的導(dǎo)電性；所述的增強(qiáng)層采用內(nèi)置的纖維網(wǎng)格布結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)貼片的增強(qiáng)，該纖維網(wǎng)格布置于兩層硅橡膠材料層之間。

所述的吸波微粒選擇片形或球形羰基鐵微粒、鐵硅或鐵硅鋁，吸波微粒的體積添加比為5%～50%，每層厚度在0.2mm～1mm。

所述的導(dǎo)電纖維的體積添加比為10%～35%，導(dǎo)電層的厚度為1mm～3mm。

所述的導(dǎo)電纖維的長徑比為20-100。

所述的導(dǎo)電纖維選擇銀包覆玻璃纖維、銅包覆玻璃纖維、銀包覆芳綸纖維、銅包覆芳綸纖維中的任意一種或幾種的混合。

所述的纖維網(wǎng)格布材料選擇尼龍纖維、芳綸纖維、玻璃纖維中的任意一種或幾種的混合

本發(fā)明提供的外場測試用的低散射覆蓋物的制備方法包含以下步驟，如圖2所示：

步驟1（S1）：多層吸波材料澆注工藝，制備吸波層

將球形或片形羰基鐵微粒與橡膠按照5-50%的體積添加比進(jìn)行填充，底層吸波層為片形羰基鐵與室溫固化硅橡膠材料的混合物，混料過程中加入相對于片形羰基鐵粉質(zhì)量比1-2%的偶聯(lián)劑（如硅烷偶聯(lián)劑KH550，KH560等），直至混合均勻，然后添加室溫固化硅橡膠填料的固化劑（如，環(huán)氧硅烷交聯(lián)劑），質(zhì)量比為橡膠的5%，將固化劑加入混合均勻后在預(yù)定的平面腔內(nèi)進(jìn)行澆注，平面腔尺寸為10m長，1.2m寬，并用刮刀進(jìn)行刮平。當(dāng)橡膠材料到達(dá)半固化狀態(tài)時(shí)，配置第二層材料，添加劑為球形羰基鐵微粒，制備工藝和上述步驟中的一樣，偶聯(lián)劑和固化劑比例和上述過程一致，進(jìn)而澆注第二層材料，靜置，直至達(dá)到半固化狀態(tài)。

同理，按照上述方法澆注第三層材料，第三層材料的吸收劑為片形羰基鐵，橡膠制備流程和上述第一層、第二層一致，然后靜置，直到達(dá)到半固化狀態(tài)。

步驟2（S2）：導(dǎo)電纖維與橡膠混合澆注工藝，制備導(dǎo)電層

添加的導(dǎo)電纖維為銀包覆玻璃纖維，利用稀釋劑（如，無水乙醇或丙酮）對室溫固化硅橡膠（即粘結(jié)劑）進(jìn)行稀釋處理，稀釋劑與硅橡膠的質(zhì)量比為1：2，降低硅橡膠的粘度，待硅橡膠稀釋均勻后，采用逐步添加法對導(dǎo)電纖維進(jìn)行添加混合，導(dǎo)電纖維的添加比為10%～45%?；旌显O(shè)備為閉式煉膠機(jī)，待導(dǎo)電纖維混合均勻后，將混合物靜置加熱（50～60℃，優(yōu)選55℃），等待稀釋劑揮發(fā)，時(shí)間大概4h，待揮發(fā)完畢后，添加固化劑（相對于粘結(jié)劑的質(zhì)量添加比為8%），然后將添加固化劑的混合物慢速混合均勻，將其在上述半固化狀態(tài)的吸波層表面進(jìn)行澆注，并用刮刀控制其厚度，然后等待材料靜置并達(dá)到半固化狀態(tài)。

步驟3（S3）：增強(qiáng)編織纖維填充工藝，制備增強(qiáng)層

增強(qiáng)層主要包括增強(qiáng)網(wǎng)格布和橡膠材料，待上述制備的導(dǎo)電層到達(dá)半固化狀態(tài)時(shí)，將橡膠材料制備好（將橡膠材料與固化劑按照質(zhì)量比100：5混合好），選用的橡膠與吸波材料所用的橡膠保持一致，為室溫固化硅橡膠或丁氰橡膠，在導(dǎo)電層表面進(jìn)行澆注（厚度1mm～2mm），等到材料到達(dá)半固化狀態(tài)，然后進(jìn)行網(wǎng)格布鋪設(shè)，網(wǎng)格布網(wǎng)眼尺寸為5mm~20mm，采用的纖維網(wǎng)格布可以為尼龍纖維網(wǎng)格布，玻璃纖維網(wǎng)格布或芳綸纖維網(wǎng)格布，待鋪設(shè)的橡膠層達(dá)到半固化狀態(tài)時(shí)，將纖維網(wǎng)格布鋪設(shè)（交錯(cuò)鋪設(shè)）在其表面，然后進(jìn)行后續(xù)的橡膠材料（硅橡膠和固化劑質(zhì)量添加比例仍然為100：5）澆注，澆注過程和網(wǎng)格布底層的橡膠澆注過程一致，直至最終固化成型。

采用上述方法制備低散射覆蓋物，如下實(shí)施例1-3所述。

實(shí)施例1：

①第一層吸波材料為體積添加比20%的球形羰基鐵與室溫固化硅橡膠材料的混合物，平面腔設(shè)定厚度為0.43mm；

②對于第二層吸波材料添加劑為片形羰基鐵微粒，體積添加比為20%，平面腔設(shè)定厚度為0.77mm；

③對于第三層吸波材料添加劑為片形羰基鐵微粒，體積添加比為45%，平面腔設(shè)定厚度為0.4mm；

④對于中間導(dǎo)電層纖維，選取長度平均3mm，直徑平均20μm，長徑比平均達(dá)到150，添加比例為體積比30%，制備材料厚度為2mm。

⑤對于底層增強(qiáng)層，兩層橡膠厚度均選取1mm，中間鋪設(shè)的網(wǎng)格布網(wǎng)眼尺寸為15mm，纖維為玻璃纖維網(wǎng)格布。

實(shí)施例2：

①第一層吸波層為體積添加比10%的片形羰基鐵與室溫固化硅橡膠材料的混合物，平面腔設(shè)定厚度為1.5mm；

②對于第二層吸波材料添加劑為球形羰基鐵微粒，體積添加比為15%，平面腔設(shè)定厚度為0.5mm；

③對于中間導(dǎo)電層纖維，選取長度平均2mm，直徑平均20μm，長徑比平均達(dá)到100，添加比例為體積比40%，制備材料厚度為2mm。

④對于底層增強(qiáng)層，兩層橡膠厚度均選取1.5mm，中間鋪設(shè)的網(wǎng)格布網(wǎng)眼尺寸為15mm，纖維為玻璃纖維網(wǎng)格布。實(shí)施例3：

①第一層吸波層為體積添加比15%的片形羰基鐵與室溫固化硅橡膠材料的混合物，平面腔設(shè)定厚度為1.5mm；；

②對于第二層吸波材料添加劑為球形羰基鐵微粒，體積添加比為20%，平面腔設(shè)定厚度為0.5mm；

③對于中間導(dǎo)電層纖維，選取長度平均4mm，直徑平均20μm，長徑比平均達(dá)到200，添加比例為體積比45%，制備材料厚度為2mm。

④對于底層增強(qiáng)層，兩層橡膠厚度均選取1mm，中間鋪設(shè)的網(wǎng)格布網(wǎng)眼尺寸為20mm，纖維為玻璃纖維網(wǎng)格布。

實(shí)驗(yàn)測定，上述各實(shí)施例制備的吸波材料的吸波性能曲線都表現(xiàn)了均值低于-10dB的目的（如圖3所示），另外隨著材料的層數(shù)由3層變?yōu)?層后，吸波性能曲線有一定的變化，兩層材料在10~18GHz表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能，其中最小峰值能夠達(dá)到-30dB的附近，而且，從屏蔽性能曲線（圖4所示）表明其結(jié)果均在45dB以上，表現(xiàn)了優(yōu)異的屏蔽性能，從各個(gè)實(shí)例可以看出本發(fā)明所提出的低散射覆蓋物材料具備良好的吸波與屏蔽性能。

綜上所述，本發(fā)明基于吸波材料與屏蔽材料多層結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)，采用傳輸/反射方法來設(shè)計(jì)和制備滿足要求的多功能材料。而且，采用本發(fā)明的覆蓋物搭建外場測試場地方便，成本較低，存儲(chǔ)便利，并且能夠重復(fù)應(yīng)用，抗環(huán)境破壞能力強(qiáng)。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。