一种纤维复合多层结构增强的吸波材料及其制备方法

本发明属于吸波材料领域，具体涉及一种纤维复合多层结构增强的吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着5g+与万物互联通信技术的发展，高频电子器件内部的电磁干扰严重影响相关设备正常工作，与此同时，军用设备对雷达隐身需求迫切，因此开发具有高电磁波吸收强度的吸波材料至关重要。

2、此外，人工智能技术的快速更新迭代，引领无人驾驶汽车和军用无人机的飞快发展，因此开发结构隐身一体化吸波材料，优良吸波同时兼具高力学强度，将有利于弥补材料技术的短板，推进新材料应用迈向新台阶。

3、专利号为cn109880377a的发明专利申请公开了一种硅胶/羰基铁粉复合宽频吸波片的制备方法，包括以下步骤：a)使用硅烷偶联剂分别对羰基铁粉和非磁性无机粉体进行湿法改性，得到改性羰基铁粉和改性非磁性无机粉体；所述硅烷偶联剂与羰基铁粉的质量比为(0.3～2)：100；所述硅烷偶联剂与非磁性无机粉体的质量比为(0.3～2)：100；b)将乙烯基硅油组合物、含氢硅油组合物、所述步骤a)得到的改性羰基铁粉和改性非磁性无机粉体混合，得到预混胶料；c)将抑制剂和铂金催化剂加入所述预混胶料中，得到混合胶料；d)将所述混合胶料压延成型，进行高温固化，得到硅胶/羰基铁粉复合宽频吸波片。本发明还提供了一种硅胶/羰基铁粉复合宽频吸波片。但该专利公开的吸波片的力学性能较差，并不能实现对吸波峰向低频有效调控。

4、专利号为cn109207123a的发明专利申请公开了一种双壳层结构羰基铁粉复合吸波材料及制备方法，所述复合吸波材料为双壳层核壳结构，内核为羰基铁粉，双壳层的内层为绝缘层，外层为磁性层；所述绝缘层的厚度为1nm-1μm；磁性层的厚度为1nm-5μm。其制备方法包括采用化学共沉淀法在羰基铁粉表面包覆绝缘层及在核壳结构前躯体表面包覆磁性层。本发明通过化学共沉淀法在羰基铁粉的表面均匀包覆双壳层，大幅提高了材料的阻抗匹配特性，同时在内核和双壳层界面处形成大量的纳米界面异质结，有效诱发界面极化，对电子迁移形成散射效应，大幅提升材料的多重反射吸收、强铁磁共振、涡流损耗等电磁波损耗机制，进而显著提升材料的吸波性能；制备方法简单、包覆均匀、致密，包覆层厚度和颗粒尺寸可控。但该专利但该专利公开的吸波片的力学性能较差。

技术实现思路

1、本发明提供了一种纤维复合多层结构增强的吸波材料，该吸波材料能够提升单个吸波片的吸波性能，抗拉强度，还能够实现吸波峰向低频移动。

2、本发明提供了纤维复合多层结构增强的吸波材料，所述吸波材料由纤维层和吸波层组成，所述纤维层位于吸波层顶部、位于吸波层底部或者位于两个吸波层之间。

3、优选地，所述纤维层为单层编织物或多个单层编织物堆加得到，所述单层编织物由磁性纤维和玻璃纤维混合经纬编织得到，所述各磁性纤维间隔编织排布，所述各磁性纤维的间距为1-100mm；

4、所述吸波层由电磁波复合基体和电磁波吸收剂组成。

5、由于本发明提供的磁性纤维和玻璃纤维的拉伸强度均较高，编织得到的纤维层也具有较高的抗拉强度，从而吸波片与较高抗拉强度的纤维层复合能够获得具有较高抗拉强度的复合吸波材料，本发明通过控制磁性纤维的间距来增强吸波性能和吸收带宽。

6、优选地，所述磁性纤维由磁性内芯和包裹磁性内芯的玻璃外层组成，或者由磁性内芯构成。

7、进一步优选地，所述磁性内芯的材料为钴基非晶合金纤维、铁纤维、钴镍合金纤维或铁镍合金纤维。本发明提供的上述纤维具有高磁导率、宽频带、高饱和磁化强度和低矫顽力，因此与吸波层的协同作用下能够实现吸波性能的提升，并能够扩吸波的带宽。

8、优选地，所述磁性纤维的直径为5-200μm。

9、进一步优选地，所述磁性纤维的直径为10-100μm，所述磁性内芯的直径为5-95μm，所述玻璃外层的厚度为2.5-25μm。

10、优选地，所述单层编织物的磁性纤维和玻璃纤维的编织结构为平纹、斜纹和缎纹中的至少一种。

11、优选地，所述电磁波复合基体为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚丙烯、聚醚醚酮或硅胶；

12、所述电磁波吸收剂为羰基铁、铁硅铝、铁镍、非晶合金、石墨烯、炭黑、mxene中的一种或几种。

13、优选地，所述纤维层位于吸波层顶部，所述磁性纤维由磁性内芯和包裹磁性内芯的玻璃外层组成，所述各磁性纤维的间距为10-30mm；

14、所述吸波层的厚度为0.5-5mm，所述电磁波吸收剂为羰基铁，所述羰基铁在吸波层的质量占比为10％-95％。

15、当纤维层位于吸波层顶部时，通过控制吸波层的厚度、电磁吸收剂羰基铁的质量占比和各磁性纤维的间距，能够同时提升单个吸波片的抗拉强度，吸波强度和有效吸收带宽。

16、优选地，所述纤维层位于吸波层底部，所述磁性纤维由磁性内芯构成，所述纤维层的各磁性纤维的间距为1-100mm；

17、所述吸波层的厚度为0.8-1.1mm，所述电磁波吸收剂为羰基铁，所述羰基铁在吸波层的质量占比为10％-95％。

18、当纤维层位于吸波层底部时，通过控制吸波层的厚度、电磁吸收剂羰基铁的质量占比和各磁性纤维的间距，能够同时提升单个吸波片的抗拉强度，吸波强度，以及将吸波峰为向低频移动，以更好使得本发明提供的复合吸波材料在更多的场景下应用。

19、优选地，所述纤维复合多层结构增强的吸波材料的吸收频段为1-40ghz。

20、另一方面，本发明还提供了一种所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料的制备方法，包括：

21、采用熔融抽拉法、水纺丝法或甩丝法制备磁性内芯，在磁性内芯外表面包裹玻璃得到磁性纤维，将磁性纤维按照设定的间隔与玻璃纤维混合经纬编织得到单层编织物，将单层编织物或者通过多个单层编织物堆叠得到纤维层；

22、将电磁波复合基体和电磁波吸收剂搅拌混合，通过压延成型得到吸波片；

23、将纤维层粘贴至吸波层顶部、底部或者两个吸波层之间得到吸波材料。

24、另一方面，本发明提供的纤维复合多层结构增强的吸波材料能够应用于军民等领域需要电磁兼容与电磁环境优化等的场景。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、本发明通过在吸波层顶部、底部或吸波层间粘贴具有较好磁性能和力学性能的纤维层，使得复合得到的吸波材料具有较高的力学性能，同时增强了单个吸波层的吸波性能，通过在吸波层的顶部粘贴纤维层还能够将吸波峰向低频移动，有利于本发明提供的复合吸波材料在实践中广泛应用。

技术特征：

1.一种纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料由纤维层和吸波层组成，所述纤维层位于吸波层顶部、位于吸波层底部或者位于两个吸波层之间。

2.根据权利要求1所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述纤维层为单层编织物或多个单层编织物堆加得到，所述单层编织物由磁性纤维和玻璃纤维混合经纬编织得到，所述各磁性纤维的间距为1-100mm；

3.根据权利要求2所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述磁性纤维由磁性内芯和包裹磁性内芯的玻璃外层组成，或者由磁性内芯构成。

4.根据权利要求3所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述磁性内芯的材料为钴基非晶合金纤维、铁纤维、钴镍合金纤维或铁镍合金纤维。

5.根据权利要求3所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述磁性内芯的直径为5-95μm，所述玻璃外层的厚度为2.5-25μm。

6.根据权利要求2所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述单层编织物的磁性纤维和玻璃纤维的编织结构为平纹、斜纹和缎纹中的至少一种。

7.根据权利要求2所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述电磁波复合基体为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚丙烯、聚醚醚酮或硅胶；

8.根据权利要求3所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述纤维层位于吸波层顶部，所述磁性纤维由磁性内芯和包裹磁性内芯的玻璃外层组成，所述各磁性纤维的间距为10-30mm；

9.根据权利要求3所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述纤维层位于吸波层底部，所述磁性纤维由磁性内芯构成，所述纤维层的各磁性纤维的间距为1-100mm；

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的纤维复合多层结构增强的吸波材料的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种纤维复合多层结构增强的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料由纤维层和吸波层组成，所述纤维层位于吸波层顶部、位于吸波层底部或者位于两个吸波层之间。该吸波材料能够提升单个吸波片的吸波性能，抗拉强度，还能够实现吸波峰向低频移动。本发明还公开了一种纤维复合多层结构增强的吸波材料的制备方法。技术研发人员：庄学恒,宁明强,满其奎,潘丽宁,高玉,武强,黎嘉威,沈保根受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5