本發明屬于復合材料制備，具體涉及一種寬頻隱身復合材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、隨著激光技術的快速發展，其在軍事和民用領域的應用日益廣泛，尤其是在制導、探測和武器系統中的廣泛使用，使激光威脅成為現代戰爭中的重要挑戰之一。激光具有高能量密度、精確制導和遠距離打擊能力，可對目標進行探測、跟蹤甚至直接毀傷。這對傳統的隱身和防護技術提出了更高的要求，尤其是在面向寬頻多波段激光威脅的情況下，如何實現有效的隱身和抗損傷成為關鍵。

2、傳統隱身技術主要集中在電磁波領域，通過降低雷達反射截面(rcs)或吸收特定波段電磁波來實現隱身。然而，面對激光這一具有高單色性和高方向性的光學威脅，傳統隱身手段顯得不足。近年來，針對激光威脅的隱身防護材料研究主要集中在涂層、熱沉結構、點陣結構、蜂窩結構等材料體系。然而現有幾種材料中，雷達隱身材料和紅外隱身材料通過結構設計實現阻抗匹配、寬頻吸收和低發射率，但難以適用于高溫環境，難以實現寬頻范圍內高效激光防護與雷達隱身功能的結合；而激光(熱)防護材料通過選擇合適的材料、結構形式，能適應不同的熱環境，但未實現與雷達、紅外隱身的耦合；同時，其材料的原料成本較高，制備工藝復雜，不適用于規模化生產。

技術實現思路

1、本發明旨在提供一種寬頻隱身復合材料及其制備方法和應用，該復合材料能夠在寬頻雷達波隱身和激光(熱)防護方面實現高效耦合。

2、為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

3、一種寬頻隱身復合材料的制備方法，包括如下步驟；

4、s1、選取雙層復合材料，采用十字交叉編織工藝，將下層材料編織成下層纖維束，采用2.5d編織工藝，將上層材料編織成上層纖維束，得到雙層復合材料a；

5、s2、在真空環境中，將步驟s1中得到的雙層復合材料a上層纖維束浸漬氮化硼納米片分散液，高溫固化，形成上層抗激光、紅外隱身纖維層結構，將步驟s1中得到的雙層復合材料a下層纖維束浸漬酚醛樹脂稀釋溶液，高溫固化，形成下層雷達隱身梯度層結構，得到雙層復合材料b；

6、s3、采用pip循環浸漬工藝，將步驟s2得到的雙層復合材料b的下層雷達隱身梯度層結構，在真空環境下循環浸漬液態聚碳硅烷，在n2氣氛下，加熱進行固化過程和熱解瓷化過程，循環浸漬6-7次，直至增重小于0.5％，形成下層cf/sic雷達隱身梯度層，得到雙層復合材料c；

7、s4、利用平均粒徑為10μm的al2o3球形粉末掩埋步驟s3得到的雙層復合材料c的下層cf/sic雷達隱身梯度層，高溫氧化雙層復合材料c，得到雙層復合材料d；

8、s5、將步驟s4得到的雙層復合材料d的上層抗激光、紅外隱身層結構，在真空環境下循環浸漬硅溶膠，200℃熱解120min，循環10次以上，直至增重小于0.2％，形成上層si3n4f/sio2抗激光、紅外隱身層，得到寬頻隱身復合材料。

9、優選的，步驟s1中，所述雙層復合材料，上層材料為si3n4f纖維、下層材料為cf纖維。

10、優選的，步驟s1中，將下層纖維束纏繞于四棱柱上，得到具有梯形孔洞的下層纖維束，其中，所述四棱柱截面為上邊2.5mm，其余邊長5mm。

11、優選的，步驟s1中，所述下層纖維束總厚度為8mm，所述上層纖維束總厚度為1.5-2mm。

12、優選的，步驟s2中，所述將上層纖維束浸漬氮化硼納米片分散液，200℃高溫固化60min，形成上層抗激光、紅外隱身纖維層結構，將下層纖維束浸漬酚醛樹脂稀釋溶液，700℃高溫固化120min，形成下層雷達隱身梯度層結構。

13、優選的，步驟s3中，所述固化過程具體為：加熱至100℃，保持25min，加熱至105℃，保持25min，加熱至130℃，保持2h。

14、優選的，步驟s3中，所述熱解瓷化過程具體為：加熱至400℃，保持1h，加熱至600℃，保持1h，加熱至800℃，保持1h，加熱至1000℃，保持1h，加熱至1200℃，保持2h。

15、優選的，步驟s4中，利用平均粒徑為10μm的al2o3球形粉末掩埋步驟s3得到的雙層復合材料c的下層cf/sic雷達隱身梯度層，700℃高溫氧化300min雙層復合材料c。

16、優選的，步驟s5中所述硅溶膠為sio2·nh2o。

17、本發明還提供了一種如所述制備方法制備得到的寬頻隱身復合材料。

18、優選的，所述寬頻隱身復合材料具有雙層結構，上層為si3n4f/sio2抗激光、紅外隱身層，下層為cf/sic雷達隱身梯度層。

19、本發明還提供了一種如所述制備方法制得的寬頻隱身復合材料或所述的寬頻隱身復合材料在對抗激光中的應用。

20、與現有技術相比，本發明具有如下優點和技術效果：

21、本發明公開了一種寬頻隱身復合材料及其制備方法和應用，該材料能夠在寬頻雷達波隱身和激光(熱)防護方面實現高效耦合。本發明通過酚醛樹脂和氮化硼納米片的界面調控，顯著改善了纖維保護和界面性能，還通過十字交叉編織和2.5d編織技術結合液態聚碳硅烷和硅溶膠的循環浸漬，形成了具有致密sic基體和sio2基體的高性能織物結構，提高了材料的耐高溫性能、透雷達波能力以及低紅外發射率。復合材料的雷達隱身梯度層和抗激光、紅外隱身層的設計，使其在寬頻范圍內對雷達波具有高效吸收能力，同時保持了優異的隱身效果。此外，本發明的制備工藝優化了成本和生產效率，使得這種高性能復合材料更適用于規模化生產。

22、下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

技術特征：

1.一種寬頻隱身復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟；

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述雙層復合材料，上層材料為si3n4f纖維、下層材料為cf纖維。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，將下層纖維束纏繞于四棱柱上，得到具有梯形孔洞的下層纖維束，其中，所述四棱柱截面為上邊2.5mm，其余邊長5mm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述下層纖維束總厚度為8mm，所述上層纖維束總厚度為1.5-2mm。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述將上層纖維束浸漬氮化硼納米片分散液，200℃高溫固化60min，形成上層抗激光、紅外隱身纖維層結構，將下層纖維束浸漬酚醛樹脂稀釋溶液，700℃高溫固化120min，形成下層雷達隱身梯度層結構。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述固化過程具體為：加熱至100℃，保持25min，加熱至105℃，保持25min，加熱至130℃，保持2h。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述熱解瓷化過程具體為：加熱至400℃，保持1h，加熱至600℃，保持1h，加熱至800℃，保持1h，加熱至1000℃，保持1h，加熱至1200℃，保持2h。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中，利用平均粒徑為10μm的al2o3球形粉末掩埋步驟s3得到的雙層復合材料c的下層cf/sic雷達隱身梯度層，700℃高溫氧化300min雙層復合材料c。

9.如權利要求1-8任一項所述制備方法制備得到的寬頻隱身復合材料。

10.如權利要求1-8任一項所述制備方法制得的寬頻隱身復合材料或權利要求9所述的寬頻隱身復合材料在對抗激光中的應用。

技術總結
本發明公開了一種寬頻隱身復合材料及其制備方法和應用，屬于復合材料制備技術領域。該制備方法包括如下步驟：雙層復合材料分別采用2.5D編織工藝和十字交叉編織工藝編織上下層結構、分別浸漬氮化硼納米片分散液和酚醛樹脂稀釋溶液、PIP循環浸漬制備下層C<subgt;f</subgt;/SiC雷達隱身梯度層、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;球形粉末掩埋下層部分高溫氧化、循環浸漬硅溶膠制備上層Si<subgt;3</subgt;N<subgt;4f</subgt;/SiO<subgt;2</subgt;抗激光、紅外隱身層，得到寬頻隱身復合材料。本發明旨在提供一種寬頻隱身復合材料及其制備方法和應用，該復合材料能夠在寬頻雷達波隱身和激光(熱)防護方面實現高效耦合。

技術研發人員：李瑋潔,李營,梁皓然
受保護的技術使用者：北京理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28