專利名稱：一種梯度物理波透波材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁材料實驗設(shè)計與制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種梯度物理波透波材料 設(shè)計與制備方法。
背景技術(shù)：
目前許多現(xiàn)有的電子設(shè)備，發(fā)射性不好，發(fā)射信號不強(qiáng)，信號的傳輸存在很大的耗 散，現(xiàn)有的物理波透波材料尚不能滿足實際需求。實際應(yīng)用的透波材料種類主要有有機(jī) 高分子透波材料、鐵氧體透波材料。各種透波材料即有各自的優(yōu)點又有缺點，有機(jī)高分子透 波材料使用較早，應(yīng)用廣泛，工藝簡單，價格低廉，但其熱穩(wěn)定性不好，電子設(shè)備容易發(fā)熱， 長時間工作易變形，長期使用影響其性能；鐵氧體透波材料使用方便，透波能力強(qiáng)，但成本 較高，且透波頻段窄，長時間使用可靠性差。鑒于物理波在空氣中多次反射，已經(jīng)造成許多 現(xiàn)有電子設(shè)備物理波透波能力差，發(fā)射性能不好，發(fā)射信號不強(qiáng)，因此迫切需要一種設(shè)計簡 單、工藝可行、透波頻段寬且成本低的梯度物理波透波材料作為電子設(shè)備的保護(hù)和承載材 料，以提高電子設(shè)備的發(fā)射性能，信號強(qiáng)度和承載水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是針對現(xiàn)有電子設(shè)備用的物理波透波材料發(fā)射性能不好，發(fā) 射信號不強(qiáng)、透波能力不強(qiáng)、透頻段窄、質(zhì)量大、成本高的缺點，提供一種透波能力強(qiáng)，透波 頻段寬、質(zhì)量輕、成本低的梯度物理波透波材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種梯度物理波透波材料，其特征是由 透波基體材料、粘接劑和吸波顆粒構(gòu)成。吸波顆粒按梯度分布在透波基體材料中構(gòu)成梯度 物理波透波材料。所述的粘接劑是由Al2O3和SiC組成，透波基體材料采用TiNi-TiN-AlN, 吸波顆粒由WC，TiC, Ni粉和Cu粉以及它們的混合粉。本發(fā)明還提供了一種梯度物理波透 波材料的制備方法，包括以下步驟a)將吸波顆粒按梯度分布在透波基體材料中；b)將不 同粒徑和純度的吸波顆粒加入上述透波基體材料中至分布均勻；c)將分布均勻的混合梯 度材料壓入模具中，自蔓延方法至吸波顆粒按梯度分布；d)冷卻固化，消除殘渣毛刺，設(shè)計 制備出梯度物理波透波材料。在上述制備方法中選用的是M粉和Cu粉或上述粉體的混合 粉，使用前先在研磨機(jī)中研磨至粒徑為0. 09 12 μ m,然后WC粉在氬氣保護(hù)下，進(jìn)行高溫 淬火處理，其它粉體在氬氣保護(hù)下進(jìn)行高溫烘干處理。選用的透波基體材料TiNi-TiN-AlN 的粒徑在0. 29 16 μ m,顆粒密度為0. 006 0. 012g/mm3。上述步驟b中，可加入適當(dāng)?shù)?自蔓延催化劑使吸波顆粒分散均勻，自蔓延催佛劑與吸波顆粒的體積比為2 7。上述步驟 b中為加強(qiáng)透波基體材料的透波性能，對吸波顆粒進(jìn)行預(yù)處理，具體的預(yù)處理方法為吸波顆 粒在丙酮和純酒精中清洗，去除油污和殘渣，隨后將清洗過的吸波顆粒放入適量的粘接劑 中用自蔓延方法進(jìn)行高溫烘干備用；吸波顆粒在研磨機(jī)中研磨至粒徑為0. 09 12 μ m，然 后WC粉在氬氣保護(hù)下，進(jìn)行高溫淬火處理，其它粉體在氬氣保護(hù)下進(jìn)行高溫烘干處理。上 述步驟c中自蔓延加壓時，將試件均勻壓至使吸波顆粒在透波基體材料中按梯度分布，從金屬層的吸波顆?！孕〕叽?、高密度的顆粒為主，逐漸過渡到陶瓷層的吸波顆?！?以大尺寸、低密度的顆粒為主。本發(fā)明上述推薦方案的產(chǎn)品性能在106MHz 22GHz頻段內(nèi)測試，透波率估于 9. 8dB。本領(lǐng)域的工作人員可通過調(diào)整吸波材料和透波基體材料的種類、含量，獲得具有不 同性能的本發(fā)明所述的梯度物理波透波材料。本發(fā)明的效果是提供了一種梯度物理波透波 材料及制備方法，該材料具有原料來源廣泛，工藝簡單，成本低，質(zhì)量輕，透波能力強(qiáng)，熱穩(wěn) 定性好等特點。


圖為根據(jù)技術(shù)方案制備的樣品在106MHz 22GHz內(nèi)物理波吸收效果圖。 具體實施方案以下結(jié)合制備方案和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方案。1.材料選擇與預(yù)處理。本實施例選用Al2O3和SiC作為粘接劑，粒徑為2. 2 μ m和 6. 3 μ m。TiNi-TiN-AlN為透波基體材料，吸波顆粒為WC，TiC, Ni粉和Cu粉，對吸波顆粒進(jìn) 行預(yù)處理，將吸波顆粒放在摩爾濃度為11%的丙酮溶液中或純酒精中去油去污，然后烘干 備用。Ni粉和Cu粉在研磨機(jī)中研磨至粒徑500 SOOnm之間，然后在1100°C氬氣保護(hù)下 進(jìn)行高溫烘干處理2小時。2.梯度透波材料的制備。TiNi-TiN-AlN的體積比為40%、30%、30%。自蔓延合 成中，合成前加入吸波顆粒和粘接劑，吸波顆粒、粘接劑和透波基體材料的體積比為10%、 5 %、85%。在混合材料自蔓延均勻后，壓入500mmX 500mmX 26mm的模具中，然后置于烘干 機(jī)中烘干5小時。去除表面殘渣2天后拆模，自然環(huán)境下放置33天，去毛刺、打磨后制得梯 度透波材料。該材料金屬層的吸波顆粒由小尺寸高密度的顆粒為主，陶瓷層的吸波顆粒由 大尺寸低密度的顆粒為主。材料內(nèi)部的吸波顆粒按照粒徑大小成梯度分布。3.性能測試。將得到的試件在物理波暗室中用拱形反射法測試其在106MHz 22GHz頻段內(nèi)的物理波吸收性能。測試結(jié)果表明，該梯度透波材料在106MHz 22GHz的平 均透波率優(yōu)于9. 8dB，其中優(yōu)于IOdB的頻段超過15GHz，體現(xiàn)出了良好的寬頻透波性能，符 合透波材料輕、薄、寬、強(qiáng)的發(fā)展特點。
權(quán)利要求
一種梯度物理波透波材料，其特征是由透波基體材料、粘接劑和吸波顆粒構(gòu)成。吸波顆粒按梯度分布在透波基體材料中構(gòu)成梯度物理波透波材料。
2.梯度物理波透波材料的制備方法，其特征是該材料制備方法包括如下步驟a)將吸 波顆粒按梯度分布在透波基體材料中；b)將不同粒徑和純度的吸波顆粒加入上述透波基 體材料中至分布均勻；c)將分布均勻的混合梯度材料壓入模具中，自蔓延方法至吸波顆粒 按梯度分布；d)冷卻固化，消除殘渣毛刺，設(shè)計制備出梯度物理波透波材料。
3.如權(quán)力要求書1所述的梯度物理波透波材料，其特征是透波基體材料采用 TiNi-TiN-AlN材料，粘接劑由Al2O3和SiC組成，吸波顆粒由WC，TiC, Ni粉和Cu粉組成。
4.如權(quán)力要求書2所述的一種梯度物理波透波材料的制備方法，其特征是吸波顆粒和 透波基體材料在使用前進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理方法為吸波顆粒在丙酮和純酒精中清洗，去除 油污和殘渣，隨后將清洗過的吸波顆粒放入適量的粘接劑中用自蔓延方法進(jìn)行高溫烘干備 用；吸波顆粒在研磨機(jī)中研磨至粒徑為0. 09 12 μ m，然后WC粉在氬氣保護(hù)下，進(jìn)行高溫 淬火處理，其它粉體在氬氣保護(hù)下進(jìn)行高溫烘干處理。
全文摘要
一種梯度物理波透波材料屬于電子材料實驗設(shè)計與制備技術(shù)領(lǐng)域，其特征是由透波基體材料、粘接劑和吸波顆粒組成，吸波顆粒按梯度分布在透波基體材料中構(gòu)成梯度物理波透波材料。其設(shè)計制備方法包括如下步驟a)將吸波顆粒按梯度分布在透波基體材料中；b)將不同粒徑和純度的吸波顆粒加入上述透波基體材料中至分布均勻；c)將分布均勻的混合梯度材料壓入模具中，自蔓延方法至吸波顆粒按梯度分布；d)冷卻固化，消除殘渣毛刺，設(shè)計制備出梯度物理波透波材料。本發(fā)明的效果是提供了一種梯度物理波透波材料的設(shè)計及制備方法，該材料原料來源廣泛，工藝簡單，可靠性強(qiáng)，透波能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好。
文檔編號C09K3/00GK101967365SQ20101027688
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者李永, 舒暢 申請人:北京理工大學(xué)