本發(fā)明屬于電磁吸波材料，尤其涉及一種輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、無線電信息技術(shù)的不斷發(fā)展使得雷達探測技術(shù)應(yīng)勢而生，隨之而來的還有“吸波材料”。隨著現(xiàn)代探測技術(shù)向準確度和靈敏度更高的方向飛躍發(fā)展，使得目標被探測、跟蹤、攻擊的可能性越來越大，因此開展對雷達吸波材料及其制備方法的研究，是對抗雷達探測的重要手段之一。

2、目前吸波材料主要有兩種類型：結(jié)構(gòu)型材料和涂層類材料，涂層類材料主要是將基體材料浸泡于具有吸波性能的涂料中，在基體表面形成吸波層，但是由于浸泡時間較難控制，進而得到的吸波材料存在重量較大的問題，另外，吸波涂層在長期使用過程中會被磨損，需要定期維護甚至重刷，這無疑提高了生產(chǎn)成本。結(jié)構(gòu)型吸波材料包括層板型、蜂窩夾芯型、泡沫夾芯型等多種形式，其中泡沫夾芯型材料因質(zhì)量輕、制備工藝簡單、加工性能優(yōu)異而具有特殊而重要的地位。泡沫夾芯結(jié)構(gòu)吸波材料是將層板結(jié)構(gòu)中的吸波層進行改進，通過發(fā)泡結(jié)構(gòu)引入多種吸波機理和其他方面的物理機械性能，通過設(shè)計發(fā)泡結(jié)構(gòu)可以使得電磁波在材料內(nèi)部產(chǎn)生更多的反射，增加電磁波在材料內(nèi)部的傳播途徑，最大程度的損耗入射電磁波。但是，現(xiàn)有的泡沫夾芯結(jié)構(gòu)吸波材料仍存在高頻太赫茲階段吸波性能較差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料及其制備方法。本發(fā)明提供的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料在典型頻點2ghz、10ghz、18ghz和35ghz均表現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，所述輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料包括由多個角錐結(jié)構(gòu)組成的聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)、填充于角錐結(jié)構(gòu)之間的聚氨酯泡沫和粘貼于所述聚氨酯泡沫一側(cè)的反射層；

4、按重量份數(shù)計，制備所述聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)的原料包括：聚氨酯白料120～200份、聚氨酯黑料120～200份、碳纖維短切絲12～15份和粉碎碳纖維10～15份。

5、技術(shù)原理：

6、本發(fā)明通過采用聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)、聚氨酯泡沫和反射層組成輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，利用角錐結(jié)構(gòu)使得電磁波在錐體間進行多次反射和折射，進而充分吸收電磁波；同時通過在聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)中添加碳纖維短切絲和粉碎碳纖維作為復(fù)合吸收劑，利用碳纖維的吸波性能，進一步提高材料的吸波性能，最終得到了在典型頻點2ghz、10ghz、18ghz和35ghz均表現(xiàn)出優(yōu)異吸波性能的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料。

7、進一步地，所述碳纖維短切絲的長度為1～2mm。

8、進一步地，所述粉碎碳纖維的粒徑為200～500μm。

9、進一步地，所述角錐結(jié)構(gòu)由長方體錐臺和四方錐錐體構(gòu)成；所述長方體錐臺的尺寸為(6～8)mm×(6～8)mm×(5～10)mm，所述四方錐錐體的錐高為9～15mm。

10、進一步地，所述反射層由環(huán)氧樹脂面板和鋁箔組成。

11、進一步地，所述輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的厚度為15～20mm，面密度為4.0～5.0kg/m2。

12、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的制備方法，包括以下步驟：

13、(1)將粉碎碳纖維、碳纖維短切絲分別加入聚氨酯白料和聚氨酯黑料中，攪拌均勻后再將聚氨酯白料和聚氨酯黑料混合，繼續(xù)攪拌，得到混合料；將所述混合料經(jīng)固化成型、裁切和角錐加工，得到聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)；

14、(2)將聚氨酯白料和聚氨酯黑料混合后倒入模具中，然后將步驟(1)得到的聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)以角錐向下的方式放入模具中，經(jīng)固化成型，得到夾層結(jié)構(gòu)吸波材料；

15、(3)將粘貼有鋁箔的環(huán)氧樹脂面板粘貼在步驟(2)得到的夾層結(jié)構(gòu)吸波材料表面一側(cè)，得到所述輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料。

16、進一步地，步驟(1)中，所述繼續(xù)攪拌的時間為20～30s；和/或，

17、所述裁切的厚度為15～20mm，尺寸為300mm×300mm。

18、進一步地步驟(2)中，所述聚氨酯白料和聚氨酯黑料的質(zhì)量比為1∶1。

19、進一步地，步驟(3)中，所述環(huán)氧樹脂面板的厚度為0.3～0.5mm，鋁箔的厚度為0.06～0.1mm。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：

21、(1)本發(fā)明提供的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料由聚氨酯發(fā)泡而成，并采用不同電阻型碳纖維吸收劑進行復(fù)配，即采用短切碳纖維和粉碎碳纖維作為復(fù)合吸收劑，得到的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料具有吸波性能良好、安全、環(huán)保、兼容性好以及質(zhì)量輕等特點。

22、(2)本發(fā)明提供的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的制備方法不僅可以通過控制線切割機工藝參數(shù)，實現(xiàn)吸波結(jié)構(gòu)的套裁，減少聚氨酯吸波泡沫的損耗量，還可以靈活設(shè)計吸波結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化聚氨酯泡沫的寬頻吸波性能。采用兩步法發(fā)泡工藝將聚氨酯吸波結(jié)構(gòu)、聚氨酯泡沫和反射層一體化成型，最終制備成厚度為15～20mm，密度為4.0～5.0kg/m2，具有優(yōu)異吸波性能的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料。

技術(shù)特征：

1.一種輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，其特征在于，所述輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料包括由多個角錐結(jié)構(gòu)組成的聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)、填充于角錐結(jié)構(gòu)之間的聚氨酯泡沫和粘貼于所述聚氨酯泡沫一側(cè)的反射層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，其特征在于，所述碳纖維短切絲的長度為1～2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，其特征在于，所述粉碎碳纖維的粒徑為200～500μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，其特征在于，所述角錐結(jié)構(gòu)由長方體錐臺和四方錐錐體構(gòu)成；所述長方體錐臺的尺寸為(6～8)mm×(6～8)mm×(5～10)mm，所述四方錐錐體的錐高為9～15mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，其特征在于，所述反射層由環(huán)氧樹脂面板和鋁箔組成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，其特征在于，所述輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的厚度為15～20mm，面密度為4.0～5.0kg/m2。

7.一種權(quán)利要求1～6任一項所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述繼續(xù)攪拌的時間為20～30s；和/或，

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述聚氨酯白料和聚氨酯黑料的質(zhì)量比為1∶1。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述環(huán)氧樹脂面板的厚度為0.3～0.5mm，鋁箔的厚度為0.06～0.1mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料及其制備方法，屬于電磁吸波材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過采用聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)、聚氨酯泡沫和反射層組成輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料，利用角錐結(jié)構(gòu)使得電磁波在錐體間進行多次反射和折射，進而充分吸收電磁波；同時通過在聚氨酯角錐吸波結(jié)構(gòu)中添加碳纖維短切絲和粉碎碳纖維作為復(fù)合吸收劑，利用碳纖維的吸波性能，進一步提高材料的吸波性能，最終得到了在典型頻點2GHz、10GHz、18GHz和35GHz均表現(xiàn)出優(yōu)異吸波性能的輕質(zhì)寬頻聚氨酯泡沫吸波材料。

技術(shù)研發(fā)人員：孫惠敏,陳樂,王金平,顧兆栴
受保護的技術(shù)使用者：南京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28