本發(fā)明屬于功能蜂窩制造技術(shù)，涉及一種內(nèi)嵌式吸波蜂窩芯材、其制備方法及植入工裝。

背景技術(shù)：

蜂窩具有較高的比強(qiáng)度、比剛度以及相對(duì)密度較低等優(yōu)點(diǎn)，已被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在航空航天以及軌道交通等領(lǐng)域。蜂窩的應(yīng)用型式主要是作為芯材用在夾層結(jié)構(gòu)中，在該三明治結(jié)構(gòu)中，蜂窩芯材位于結(jié)構(gòu)的中部，主要起到傳遞載荷以及降低結(jié)構(gòu)整體重量的作用；面板的主要功能是承受軸向彎曲和面內(nèi)剪切載荷。隨著夾層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，除了對(duì)力學(xué)性能的要求之外，對(duì)其功能方面的需求也越來(lái)越多，例如有些場(chǎng)合要求夾層結(jié)構(gòu)具有良好的吸波隱身功能。這些功能的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)在結(jié)構(gòu)表層附載功能材料(最常見(jiàn)的是吸波涂料)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)結(jié)構(gòu)功能一體化來(lái)實(shí)現(xiàn)。很顯然，采用結(jié)構(gòu)功能一體化是最佳方案，一方面可以節(jié)約空間、降低重量，另一方面可以降低成本，而且可以縮短制造流程、保持結(jié)構(gòu)良好的整體力學(xué)性能，工藝上也更容易實(shí)現(xiàn)。故近年來(lái)，結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視。

對(duì)于蜂窩夾層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)的思路一方面是在蒙皮材料上做文章，另一方面是在蜂窩芯材上面做文章。后者實(shí)際就是采用具有吸波功能的蜂窩芯材。由于蜂窩在夾層結(jié)構(gòu)中體積占比更大，故采用具有吸波功能的蜂窩芯材對(duì)結(jié)構(gòu)的整體功能性提升效果會(huì)更加明顯。傳統(tǒng)的功能性蜂窩往往是在蜂窩壁上想辦法，將具有吸波功能的顆?；旌显谀z黏劑中，然后用此膠黏劑浸漬蜂窩，制備出具有吸波功能的蜂窩芯，但這種方法無(wú)法充分利用蜂窩的腔內(nèi)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提出一種內(nèi)嵌式吸波蜂窩芯材、其制造方法及植入工裝，采用離位復(fù)合的思想，充分利用蜂窩的特殊中空結(jié)構(gòu)，通過(guò)提高空間利用率來(lái)提升吸波性能。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種內(nèi)嵌式吸波蜂窩芯材，包括蜂窩基體，其特征在于：在每個(gè)蜂窩單元1的腔體內(nèi)有1層至5層平行的吸波隔膜2，吸波隔膜2與蜂窩的上端面平行。

一種內(nèi)嵌式吸波蜂窩芯材的制備方法，在每個(gè)蜂窩單元1的腔體內(nèi)植入1層至5層吸波隔膜2，其特征在于，向蜂窩單元1的腔體內(nèi)植入功能性隔膜2的步驟如下：

1、選擇蜂窩基體：蜂窩基體為芳綸紙蜂窩、玻璃布蜂窩、鋁蜂窩或者植物纖維蜂窩，蜂窩的深度h＝5mm～500mm，蜂窩單元1的邊長(zhǎng)l1＝2mm～8mm；

2、制造吸波隔膜毛坯：

2.1、選擇蜂窩基體：蜂窩基體為芳綸紙蜂窩、玻璃布蜂窩、鋁蜂窩或者植物纖維蜂窩，蜂窩的深度h＝10mm～500mm，蜂窩單元1的邊長(zhǎng)l1＝2mm～8mm；

2.2、制造吸波隔膜毛坯：

2.2.1、制造吸波涂料：將吸波材料與粘合劑混合制成具有吸波功能的涂料，吸波材料的重量占涂料重量的15％～70％，所配制的吸波涂料的粘度要求為2000mpa.s～10000mpa.s；吸波材料為炭黑、碳納米管、羰基鐵粉、鐵氧體、石墨烯中的一種或多種，粘合劑為液體環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、雙馬樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂；

2.2.2、在坯布上印制吸波涂料圖形：

通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上印制出吸波涂料圖形，吸波涂料圖形的形狀是與蜂窩單元1的截面相同的正六邊形，相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形之間的間距d＝3l1～6l1，間距d是相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形中心點(diǎn)之間的距離；所述的坯布是玻璃纖維布、聚酯纖維布或芳綸纖維布,厚度為0.05mm～0.2mm；印刷后進(jìn)行固化，固化溫度根據(jù)粘合劑的常規(guī)工藝進(jìn)行；

2.2.3、在坯布上印制膠層：通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上、吸波涂料圖形之間的位置附著一層膠層，膠層是液體膠層或者膠膜，液體膠層的粘度為1000mpa.s～5000mpa.s，膠膜的厚度t2＝0.02mm～0.1mm；液體膠為環(huán)氧膠、聚氨酯膠或丙烯酸樹(shù)脂膠；膠膜為環(huán)氧膠膜；

3、裁片：將坯布裁切成正方形，每個(gè)正方形中心有一個(gè)吸波涂料圖形，形成吸波隔膜毛坯；

4、植入吸波隔膜毛坯：采用植入工裝將吸波隔膜植入每個(gè)蜂窩單元的腔體內(nèi)，植入的深度為蜂窩深度的5％～95％，停留1s～3s后將植入工裝拔出，相鄰兩層吸波隔膜的間距d不小于5mm；植入層數(shù)為1層～5層。

用于植入吸波隔膜毛坯的植入工裝，其特征在于：它由上部的手柄5和下部的植入棒4連接組成，植入棒4是正六棱柱，正六棱柱的邊長(zhǎng)比蜂窩單元1的邊長(zhǎng)0.5mm～1mm，植入棒4的長(zhǎng)度等于吸波隔膜2毛坯的植入深度；手柄5為圓柱體或正六棱柱，手柄5的外徑或者外接圓直徑大于蜂窩單元1的外接圓直徑。

附圖說(shuō)明

圖1是植入了功能性隔膜2、3以后蜂窩基體1的示意圖。

圖2是植入工裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1、2，一種內(nèi)嵌式吸波蜂窩芯材，包括蜂窩基體，其特征在于：在每個(gè)蜂窩單元1的腔體內(nèi)有1層至5層平行的吸波隔膜2，吸波隔膜2與蜂窩的上端面平行。

一種內(nèi)嵌式吸波蜂窩芯材的制備方法，在每個(gè)蜂窩單元1的腔體內(nèi)植入1層至5層吸波隔膜2，其特征在于，向蜂窩單元1的腔體內(nèi)植入功能性隔膜2的步驟如下：

1、選擇蜂窩基體：蜂窩基體為芳綸紙蜂窩、玻璃布蜂窩、鋁蜂窩或者植物纖維蜂窩，蜂窩的深度h＝5mm～500mm，蜂窩單元1的邊長(zhǎng)l1＝2mm～8mm；

2、制造吸波隔膜毛坯：

2.1、選擇蜂窩基體：蜂窩基體為芳綸紙蜂窩、玻璃布蜂窩、鋁蜂窩或者植物纖維蜂窩，蜂窩的深度h＝10mm～500mm，蜂窩單元1的邊長(zhǎng)l1＝2mm～8mm；

2.2、制造吸波隔膜毛坯：

2.2.1、制造吸波涂料：將吸波材料與粘合劑混合制成具有吸波功能的涂料，吸波材料的重量占涂料重量的15％～70％，所配制的吸波涂料的粘度要求為2000mpa.s～10000mpa.s；吸波材料為炭黑、碳納米管、羰基鐵粉、鐵氧體、石墨烯中的一種或多種，粘合劑為液體環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂、雙馬樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂；

2.2.2、在坯布上印制吸波涂料圖形：

通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上印制出吸波涂料圖形，吸波涂料圖形的形狀是與蜂窩單元1的截面相同的正六邊形，相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形之間的間距d＝3l1～6l1，間距d是相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形中心點(diǎn)之間的距離；所述的坯布是玻璃纖維布、聚酯纖維布或芳綸纖維布,厚度為0.05mm～0.2mm；印刷后進(jìn)行固化，固化溫度根據(jù)粘合劑的常規(guī)工藝進(jìn)行；

2.2.3、在坯布上印制膠層：通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上、吸波涂料圖形之間的位置附著一層膠層，膠層是液體膠層或者膠膜，液體膠層的粘度為1000mpa.s～5000mpa.s，膠膜的厚度t2＝0.02mm～0.1mm；液體膠為環(huán)氧膠、聚氨酯膠或丙烯酸樹(shù)脂膠；膠膜為環(huán)氧膠膜；

3、裁片：將坯布裁切成正方形，每個(gè)正方形中心有一個(gè)吸波涂料圖形，形成吸波隔膜毛坯；

4、植入吸波隔膜毛坯：采用植入工裝將吸波隔膜植入每個(gè)蜂窩單元的腔體內(nèi)，植入的深度為蜂窩深度的5％～95％，停留1s～3s后將植入工裝拔出，相鄰兩層吸波隔膜的間距d不小于5mm；植入層數(shù)為1層～5層。

用于植入吸波隔膜毛坯的植入工裝，其特征在于：它由上部的手柄5和下部的植入棒4連接組成，植入棒4是正六棱柱，正六棱柱的邊長(zhǎng)比蜂窩單元1的邊長(zhǎng)0.5mm～1mm，植入棒4的長(zhǎng)度等于吸波隔膜2毛坯的植入深度；手柄5為圓柱體或正六棱柱，手柄5的外徑或者外接圓直徑大于蜂窩單元1的外接圓直徑。

本發(fā)明的工作原理是：本發(fā)明基于蜂窩的特殊中空結(jié)構(gòu)，利用離位復(fù)合的思想，首先制備出具有吸波功能的隔膜，然后利用專用工裝將具有吸波功能的隔層植入蜂窩的孔格內(nèi)，制備出具有吸波功能的蜂窩芯材。通過(guò)這種方式，可以將吸波材料的覆蓋面積保持在95％以上，有效地利用了蜂窩的結(jié)構(gòu)空間來(lái)實(shí)現(xiàn)功能化。

實(shí)施例1

1、選擇中航復(fù)材生產(chǎn)的牌號(hào)為nh-1-5.5-48的蜂窩，加工30mm厚、孔格為5.5mm的芳綸紙蜂窩一張，備用；

2、確定最上層吸波隔膜的位置：準(zhǔn)備植入單層吸波隔膜，位置為15mm,在蜂窩基體的外表面15mm位置處做出標(biāo)記；

3、選擇北京航空材料研究院生產(chǎn)的sy-24c環(huán)氧樹(shù)脂，按照100g膠膜兌500ml丙酮的比例制備環(huán)氧樹(shù)脂溶液，將蜂窩基體浸入膠黏劑溶液中浸泡5min后撈出，將蜂窩放置在通風(fēng)處晾置20min，待溶劑揮發(fā)后備用；

4、制造吸波隔膜毛坯：

4.1、制造吸波涂料：將炭黑、鐵氧體、e-54環(huán)氧樹(shù)脂、三乙烯四胺(環(huán)氧固化劑)以22:3:70:5的比例混合，制備出吸波涂料；

4.2、在坯布上印制吸波涂料圖形：

通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在sw110玻璃纖維布上印制出正六邊形的吸波涂料圖形，相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形之間的間距為18mm，印刷后經(jīng)過(guò)50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制膠層：通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上、吸波涂料圖形之間的位置附著一層膠層，膠層采用sy-37環(huán)氧膠，膠膜的厚度t2＝0.05mm～0.1mm；

4.4、裁片：將坯布裁切成邊長(zhǎng)為18mm的正方形，每個(gè)正方形中心有一個(gè)吸波涂料圖形，形成吸波隔膜；

5、植入吸波隔膜：

采用植入工裝將吸波隔膜植入每個(gè)蜂窩單元的腔體內(nèi)15mm高度處，停留2s后將植入工裝拔出。

實(shí)施例2

1、選擇中航復(fù)材生產(chǎn)的牌號(hào)為nh-1-5.5-48的蜂窩，加工30mm厚、孔格為5.5mm的芳綸紙蜂窩一張，備用；

2、確定最上層吸波隔膜的位置：準(zhǔn)備植入單層吸波隔膜，位置為10mm,在蜂窩基體的外表面10mm位置處做出標(biāo)記；

3、選擇黑龍江石化研究院生產(chǎn)的j-95環(huán)氧樹(shù)脂，按照100g膠膜兌500ml丙酮的比例制備環(huán)氧樹(shù)脂溶液，將蜂窩基體浸入膠黏劑溶液中浸泡5min后撈出，將蜂窩放置在通風(fēng)處晾置20min，待溶劑揮發(fā)后備用；

4、制造吸波隔膜毛坯：

4.1、制造吸波涂料：將炭黑、羰基鐵粉、e-54環(huán)氧樹(shù)脂、三乙烯四胺(環(huán)氧固化劑)以26:4:65:5的比例混合，制備出吸波涂料；

4.2、在坯布上印制吸波涂料圖形：

通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在sw110玻璃纖維布上印制出正六邊形的吸波涂料圖形，相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形之間的間距為18mm，印刷后經(jīng)過(guò)50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制膠層：通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上、吸波涂料圖形之間的位置附著一層膠層，膠層采用sy-37環(huán)氧膠，膠膜的厚度t2＝0.05mm～0.1mm；

4.4、裁片：將坯布裁切成邊長(zhǎng)為18mm的正方形，每個(gè)正方形中心有一個(gè)吸波涂料圖形，形成吸波隔膜；

5、植入吸波隔膜：

采用植入工裝將吸波隔膜植入每個(gè)蜂窩單元的腔體內(nèi)10mm高度處，停留2s后將植入工裝拔出。

實(shí)施例3

1、選擇中航復(fù)材生產(chǎn)的孔格為4.5mm的苧麻紙蜂窩，加工20mm厚一張備用；

2、確定最上層吸波隔膜2的位置：準(zhǔn)備植入單層吸波隔膜，位置為15mm,在蜂窩基體的外表面15mm位置處做出標(biāo)記；

3、選擇日本住友生產(chǎn)的pr-43204酚醛樹(shù)脂，將樹(shù)脂固含量調(diào)整到50％，將蜂窩基體浸入膠黏劑溶液中浸泡5min后撈出，將蜂窩放置在通風(fēng)處晾置20min，待溶劑揮發(fā)后備用；

4、制造吸波隔膜毛坯：

4.1、制造吸波涂料：將碳黑、石墨烯、e-54環(huán)氧樹(shù)脂、三乙烯四胺(環(huán)氧固化劑)以30:5:60:5的比例混合，制備出吸波涂料；

4.2、在坯布上印制吸波涂料圖形：

通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在滌綸布上印制出正六邊形的吸波涂料圖形，相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形之間的間距為17mm，印刷后經(jīng)過(guò)50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制膠層：通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上、吸波涂料圖形之間的位置附著一層膠膜，膠膜采用航材院生產(chǎn)的sy-24環(huán)氧膠膜；

4.4、裁片：將坯布裁切成邊長(zhǎng)為17mm的正方形，每個(gè)正方形中心有一個(gè)吸波涂料圖形，形成吸波隔膜；

5、植入吸波隔膜：

采用植入工裝將吸波隔膜植入每個(gè)蜂窩單元的腔體內(nèi)10mm高度處，停留2s后將植入工裝拔出。

實(shí)施例4

1、選擇中航復(fù)材生產(chǎn)的牌號(hào)為lf2y-4-0.04-39的蜂窩，加工40mm厚、孔格為4mm的鋁蜂窩一張，備用；

2、確定最上層吸波隔膜的位置：準(zhǔn)備植入單層吸波隔膜，位置為20mm,在蜂窩基體的外表面20mm位置處做出標(biāo)記；

3、選擇日本住友生產(chǎn)的pr-43204酚醛樹(shù)脂，將樹(shù)脂固含量調(diào)整到50％，將蜂窩基體浸入膠黏劑溶液中浸泡5min后撈出，將蜂窩放置在通風(fēng)處晾置20min，待溶劑揮發(fā)后備用；

4、制造吸波隔膜毛坯：

4.1、制造吸波涂料：將鐵氧體、石墨烯、不飽和聚酯(亞仕蘭240或帝斯曼8175)以30:5:65的比例混合，制備出吸波涂料；

4.2、在坯布上印制吸波涂料圖形：

通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在滌綸布上印制出正六邊形的吸波涂料圖形，相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形之間的間距為16mm，印刷后經(jīng)過(guò)50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制膠層：通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上、吸波涂料圖形之間的位置附著一層膠膜，膠膜采用上海方行粘合劑有限公司生產(chǎn)的聚氨酯膠；

4.4、裁片：將坯布裁切成邊長(zhǎng)為16mm的正方形，每個(gè)正方形中心有一個(gè)吸波涂料圖形，形成吸波隔膜；

5、植入吸波隔膜：

采用植入工裝將吸波隔膜植入每個(gè)蜂窩單元的腔體內(nèi)25mm高度處，停留2s后將植入工裝拔出。

實(shí)施例5

1、選擇中航復(fù)材生產(chǎn)的牌號(hào)為lf2y-4-0.04-39的蜂窩，加工40mm厚、孔格為4mm的鋁蜂窩一張，備用；

2、確定最上層吸波隔膜2的位置：準(zhǔn)備植入單層吸波隔膜，位置為30mm,在蜂窩基體的外表面30mm位置處做出標(biāo)記；

3、選擇日本住友生產(chǎn)的pr-43204酚醛樹(shù)脂，將樹(shù)脂固含量調(diào)整到50％，將蜂窩基體浸入膠黏劑溶液中浸泡5min后撈出，將蜂窩放置在通風(fēng)處晾置20min，待溶劑揮發(fā)后備用；

4、制造吸波隔膜毛坯：

4.1、制造吸波涂料：將中鐵氧體、石墨烯、不飽和聚酯(亞仕蘭240或帝斯曼8175)以30:5:65的比例混合，制備出吸波涂料；

4.2、在坯布上印制吸波涂料圖形：

通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在滌綸布上印制出正六邊形的吸波涂料圖形，相鄰兩個(gè)吸波涂料圖形之間的間距為18mm，印刷后經(jīng)過(guò)50℃/2h固化；

4.3、在坯布上印制膠層：通過(guò)轉(zhuǎn)移印刷的方式在坯布上、吸波涂料圖形之間的位置附著一層膠膜，膠膜采用上海方行粘合劑有限公司生產(chǎn)的聚氨酯膠；

4.4、裁片：將坯布裁切成邊長(zhǎng)為18mm的正方形，每個(gè)正方形中心有一個(gè)吸波涂料圖形，形成吸波隔膜；

5、植入吸波隔膜：

采用植入工裝將吸波隔膜植入每個(gè)蜂窩單元的腔體內(nèi)15mm高度處，停留2s后將植入工裝拔出。

6、重復(fù)步驟4-5，在蜂窩單元的腔體內(nèi)30mm高度處，植入第二層吸波隔膜。