[发明专利]一种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种吸收电磁波的材料及其制备方法，具体地说，涉及一种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料及其制备方法。

 

背景技术

1935年由法国首先研制的泡沫玻璃，是将玻璃粉和发泡剂混合后加热熔融，再经过发泡、退火而成。泡沫玻璃是一种内部含有很多连通或封闭微小气孔的无机材料，具有轻质、多功能、易掺杂和改性等特点。泡沫玻璃按照孔的形态分为开孔和闭孔两种：开孔型泡沫玻璃具有吸声作用，用于作吸声材料。闭孔型泡沫玻璃具有隔热作用，用于作保温材料。

雷达吸波材料又称雷达隐身或者伪装材料，是对雷达波反射非常小的材料。雷达波的吸收主要通过两种方式：一是谐振，即当材料的厚度等于雷达波波长的四分之一时，通过谐振减少雷达波的反射。二是掺杂，在材料中加入电损耗或者磁损耗物质，利用电损耗物质在电磁场作用下传导电流受到有限电导率的限制，使进入材料的雷达波转换成热能而损耗掉；或者利用磁损耗物质内部偶极子在电磁场下运动受到限定磁导率限制而使电磁能转换成热能。

泡沫型吸波材料在隐身和屏蔽方面集中在泡沫塑料、泡沫橡胶、泡沫陶瓷的基础上进行研究，或在环氧树脂加碳纤维和铁氧体做吸收剂，制作成涂料、贴片和层板。欧洲GAMMA公司推出的一种新型雷达波吸收涂料，采用多晶铁纤维做吸收剂，重量轻，且可在很宽的频带范围内实现高效吸收雷达波。美国目前生产并出口的隐身涂料，能在2—18GHz频率范围内吸收率达12—25db。日本利用铁氧体类吸收材料与灰浆混合作为墙面涂料，用于电磁波的屏蔽。中国发明专利申请“泡沫玻璃型雷达波吸收材料”（申请号为00109462.9，申请日为2000年6月26日，公开日为2001年3月7日）采用碎玻璃为原料，利用碳化硅、石墨、导电炭黑、铁氧体的混合物进行掺杂，按照普通生产工艺进行生产。这一设计仅仅利用外加的损耗物质达到吸波效果，而且采用碎玻璃，虽然节约成本，但是容易造成产品的纯度不高和工艺控制的难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种以泡沫玻璃为基材复合损耗物质的吸波材料，同时采用纯料作原料进行制备，从而使材料的制备具有配方的高稳定性和可靠性。

本发明的一种基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料，以泡沫玻璃为基材，在泡沫玻璃上原位生成氧化锌，按照下述方法步骤制备：

（1）按照下述比例称取泡沫玻璃原料、锌粉和二氧化锰，其中所述泡沫玻璃原料按照质量百分比由58—62%的二氧化硅、3—6%的三氧化二铝、3—6%的氢氧化钾、13—16%的氢氧化钠、14—20%的硼酸和0.5—1.5%的石墨组成；所述锌粉的加入质量为所述泡沫玻璃原料质量的5.5—17%；所述二氧化锰的加入质量为锌粉和泡沫玻璃原料总质量的2—6%；

（2）将称取后的泡沫玻璃原料、锌粉和二氧化锰混合均匀并磨细，得到待烧物料；

（3）将待烧物料按照下述工艺烧成，即得到基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料：先升温至380—450℃并保温20—40分钟，然后升温至700—800℃并保温20—40分钟，再降温至600—650℃并退火20—40分钟，最后自然冷却至室温。

所述步骤（1）的泡沫玻璃原料按照质量百分比由58—60%的二氧化硅、4—6%的三氧化二铝、3—6%的氢氧化钾、14—16%的氢氧化钠、16—20%的硼酸和1—1.5%的石墨组成。

所述步骤（1）的锌粉的加入质量为所述泡沫玻璃原料质量的8—17%。

所述步骤（1）的二氧化锰的加入质量为锌粉和泡沫玻璃原料总质量的4—6%。

所述步骤（2）采用湿磨或者干磨方法将泡沫玻璃原料、锌粉和二氧化锰混合均匀并磨细。

所述步骤（3）的烧成工艺为先升温至400℃并保温30分钟，然后升温至750℃并保温30分钟，再降温至600℃并退火30分钟，最后自然冷却至室温。

所述步骤（3）的烧成工艺中升温至380—450℃的升温速率为3℃/min，升温至700—800℃的升温速率为5℃/min，降温至600—650℃的降温速度为3℃/min。

本发明的一种制备基于泡沫玻璃的复合型雷达吸波材料的方法，按照下述步骤进行：