一种三维结构吸波材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种吸波材料，具体涉及一种三维结构吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、吸波材料常用于各种隐身平台的表面，用来吸收雷达波，是实现目标隐身最有效的途径之一。随着先进探测技术的不断发展，当前各类武器装备，尤其是大尺寸的车辆装备面临着日益严峻的电磁环境形势，其生存力和打击能力都受到严重的威胁。

2、目前常用的吸波复合材料均是层状平板结构，由透波层、吸收层与反射层复合组成，一方面需要采用多层结构复合来增强吸波效果，另一方面因吸波材料在不同频率范围内的吸波效果存在着差异，层状平板结构的吸波材料很难在很宽的频率带宽内都实现理想的吸收效果；而且层状结构的吸波材料对于斜入射的不同方向的电磁探测威胁无法做到全方位的有效防护。

3、为实现光学、雷达的兼容隐身，现有技术中，经常在吸波材料的表面通过涂抹或者覆盖有特定颜色的迷彩涂料，以使物体与周围颜色的文理相匹配，减少其在光学下的可见性，从而实现光学伪装和雷达隐身于一体。但在复杂多变的环境中，伪装效果会受到影响，难以环境很好融合。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种能对垂直入射方向和斜入射方向的电磁波都起到很好的吸收效果，且可以避免多层吸波材料进行胶粘的三维结构吸波材料。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种三维结构吸波材料，包括吸收层和反射层，所述吸收层雕刻成由若干高矮不一的数码方格组成的三维结构，所述数码方格为至少一层的正四棱柱结构，所述数码方格的边长为10mm*10mm～30mm*30mm，数码方格的总高度为5～20mm。

4、本发明提供的三维结构吸波材料，吸收层雕刻成高矮不一的数码方格三维结构，一方面为电磁波进入吸波材料内部提供了更多的通路，增强材料的阻抗匹配特性，高矮不一的三维结构能实现对电磁波的多重反射、散射作用，增加电磁波进入材料内部之后的传输路径，有效加速电磁能量的衰减过程，无规则排列的三维结构能使吸波效果更均匀，不易形成明显的反射规律，在高频段更容易形成深吸收峰，且既能实现垂直入射方向具有较好的吸波性能，又能对不同斜入射方向的电磁波也能起到很好的吸收效果；同时本发明三维结构的吸收层直接由一层吸收层雕刻而成，工艺简洁，制得的三维吸波材料结构简单，有效避免了层状宽频吸波材料中多层吸收层的复合胶粘，成本更节约。

5、作为一项优选的方案，所述数码方格为一层正四棱柱，正四棱柱的边长为10mm*10mm～30mm*30mm，高度为5～20mm。

6、作为一项优选的方案，所述数码方格均为n层相互叠合的正四棱柱组成，n层相互叠合的正四棱柱同中心轴叠合，其中n≥2，各数码方格的层数一致，n层正四棱柱沿远离反射层的方向边长依次缩小，n层相互叠合的正四棱柱的边长为10mm*10mm～30mm*30mm，n层正四棱柱沿垂直反射层方向的垂直高度之和为5～20mm。

7、作为一项优选的方案，所述n层相互叠合的正四棱柱沿远离反射层方向的边长按dn-1＝(0.25～0.85)dn依次递减。

8、作为一项优选的方案，所述数码方格均为奇数层的正四棱柱结构无规律排布。

9、作为一项优选的方案，所述数码方格均为偶数层的正四棱柱结构无规律排布。

10、作为一项优选的方案，所述数码方格为n层相互叠合的正四棱柱组成，n≥1，n为不同层数的正四棱柱结构无规律排布，所述正四棱柱的边长为10mm*10mm～30mm*30mm，n层正四棱柱沿竖直方向的高度之和为5～20mm。

11、作为一项优选的方案，所述吸收层和反射层之间还设有一层平板吸波中层，所述平板吸波中层的高度为8～10mm。在吸收层和反射层中增设的平板吸波中层能有效吸收未被吸收层完全吸收的低频电磁波。

12、作为一项优选的方案，所述三维结构吸波材料表面有喷涂防水层，所述防水层为聚脲、聚氨酯或者丙烯酸防水涂料中的一种或多种。

13、作为一项优选的方案，所述防水层外喷涂数码迷彩层。

14、作为一项优选的方案，所述数码迷彩层由多个数码斑点单元构成，所述数码斑点单元包括三块不同迷彩图案的数码方格。

15、作为一项优选的方案，所述数码方格的边长为10mm*10mm～30mm*30mm，三块数码方格分别喷涂深绿、土黄和褐土的红外涂料。在三维吸波材料外喷涂数码迷彩层，同时满足雷达、光学、红外多频谱隐身，相比传统的简单图案迷彩，三维数码迷彩层采用数码斑点单元，利用不同颜色和形状的色块组合，在视觉上营造出一定的立体感和层次感，能够更好的模拟自然环境的复杂性，打破目标物体的轮廓特征，减少目标的可见光下的显著性，从而提高伪装效果。

16、本发明还提供一种三维吸波材料的制备方法，制备步骤如下：

17、s1：将多元醇、异氰酸酯、气凝胶、吸收剂混合倒入模具中，加入发泡剂搅拌均匀，锁紧模具发泡成吸收层；

18、s2：在吸收层下面胶粘反射层；

19、s3：设计三维数码雕刻图示，采用雕刻机，对吸收层进行雕刻，将所述吸收层雕刻成由若干高矮不一的数码方格组成的三维结构，即得三维吸波材料。

20、作为一项优选的方案，所述异氰酸酯、多元醇、发泡剂的质量比为0.8～1.2:0.8～1:0.1～0.2。

21、作为一项优选的方案，所述吸收剂为碳纤维、炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种，所述吸收剂的质量占s1中原料总质量的1.5％～5％。

22、作为一项优选的方案，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶或碳气凝胶，所述气凝胶的质量占s1中原料总质量的1％～5％。本发明采用的气凝胶为纳米多孔结构，具有超低密度、高比表面积、低导热系数、高孔隙率和低声阻抗的特性，加入吸收层中可作为隔热材料，有效降低红外辐射温度，在一定程度上对红外涂料起到补充和改善作用。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果：

24、(1)本发明提供的三维吸波材料，为电磁波进入吸波材料内部提供了更多的通路，能实现对电磁波的多重反射、散射作用，有效加速电磁能量的衰减过程，既能实现垂直入射方向具有较好的吸波性能，又能对不同斜入射方向的电磁波也能起到很好的吸收效果。

25、(2)本发明提供的三维吸波材料雷达隐身效果在垂直方向2-18ghz频段，雷达反射率均值小于1％，斜入射10-60°雷达反射率均值小于3％。

26、(3)本发明提供的三维数码吸波材料，同时满足雷达、光学、红外多频谱隐身，能实现与环境辐射温差小于4℃。采用数码斑点能实现三维数码迷彩更加复杂多样化，能够更好的模拟自然环境中的光影效果，减少目标的可见光下的显著性，达到较好的光隐身效果。

技术特征：

1.一种三维结构吸波材料，包括吸收层和反射层，其特征在于，所述吸收层雕刻成高矮不一的数码方格三维结构，所述数码方格为至少一层的正四棱柱结构，所述数码方格的边长为10 mm*10 mm~30 mm*30 mm，数码方格的总高度为5~20 mm。

2.根据权利要求1所述的一种三维结构吸波材料，其特征在于，所述数码方格为一层正四棱柱，所述正四棱柱的边长为10 mm*10 mm~30 mm*30 mm，高度为5~20 mm。

3.根据权利要求1所述的一种三维结构吸波材料，其特征在于，所述数码方格为n层同轴叠合的正四棱柱组成，n≥2，各数码方格的层数一致，n层正四棱柱沿远离反射层的方向边长依次缩小，n层相互叠合的正四棱柱的的边长为10 mm*10 mm~30 mm*30 mm，n层正四棱柱沿垂直反射层方向的垂直高度之和为5~20 mm。

4.根据权利要求3所述的一种三维结构吸波材料，其特征在于，所述n层相互叠合的正四棱柱沿远离反射层方向的边长按dn-1=(0.25~0.85)dn依次递减。

5.根据权利要求4所述的一种三维结构吸波材料，其特征在于，所述数码方格均为奇数层或均为偶数层的正四棱柱结构无规律排布。

6.根据权利要求1所述的一种三维结构吸波材料，其特征在于，所述数码方格为n层相互叠合的正四棱柱组成，n≥1，n为不同层数的正四棱柱结构无规律排布，所述正四棱柱的边长为10 mm*10 mm~30 mm*30 mm，n层正四棱柱沿竖直方向的高度之和为5~20 mm。

7.根据权利要求1所述的一种三维结构吸波材料，其特征在于，所述吸收层和反射层之间还设有一层平板吸波中层，所述平板吸波中层的高度为8~10 mm。

8.根据权利要求1所述的一种三维结构吸波材料，其特征在于，

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种三维结构吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

10.根据权利要求9所述的一种三维结构吸波材料的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯、多元醇、发泡剂的的质量比为0.8~1.2 : 0.8~1 : 0.1~0.2；

技术总结本发明公开一种三维结构吸波材料，包括吸收层和反射层，所述吸收层雕刻成高矮不一的数码方格三维结构，所述数码方格为至少一层的正四棱柱结构，所述数码方格的边长为10*10mm~30*30mm，数码方格的总高度为5~20mm。本发明提供的三维结构吸波材料能实现对电磁波的多重反射、散射作用，增加电磁波进入材料内部之后的传输路径，有效加速电磁能量的衰减过程，能对垂直入射方向和斜入射方向的电磁波都起到很好的吸收效果；同时本发明的吸收层由一层吸收层雕刻而成，工艺简洁，有效避免了层状宽频吸波材料中多层吸收层的复合胶粘，成本更节约。技术研发人员：黄小忠,向佩志,鲁先孝,刘柏林,王武风受保护的技术使用者：湖南博翔新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18