[发明专利]一种隔热隐身耐高温进气道及其制备方法

权利要求书

1.一种隔热隐身耐高温进气道，其特征在于，该进气道从内而外由透波层(1)、隔热隐身层(2)、电磁屏蔽层(3)和低发射率涂层(4)组成，

所述透波层(1)为连续氧化物纤维增强氧化物基复合材料；

所述隔热隐身层(2)由隔热芯层(5)和电磁周期结构吸波层(6)交替排布组成，

所述电磁屏蔽层(3)由高导电率碳纤维构成；

所述低发射率涂层(4)为贵金属薄膜层构成；

所述隔热芯层(5)为掺杂有SiC纤维的陶瓷纤维毡增强气凝胶复合材料构成，其中SiC纤维占隔热芯层(5)体积含量的0.01％～5％，SiC纤维的相对介电实部为3～12，虚部为0～18，且调整后各隔热芯层(5)的介电常数由内向外逐渐增大，形成渐变介质，所述的气凝胶导热系数小于0.09W/m·k；

所述电磁周期结构吸波层(6)为在隔热芯层(5)表面喷涂的电磁周期结构单元图案，所述的结构单元图案为正方形、圆形、长条形、十字形中的一种或多种组合，图案尺寸按照吸波频段的不同而变化，周期结构单元尺寸为10mm～50mm，厚度为10μm～100μm，方阻分布在10Ω/□～200Ω/□之间，各层方阻从内到外逐渐变小。

2.一种如权利要求1所述的隔热隐身耐高温进气道，其特征在于，所述透波层(1)为连续SiO₂纤维增强SiO₂基复合材料或者连续Al₂O₃纤维增强Al₂O₃基复合材料中的一种。

3.一种如权利要求1所述的隔热隐身耐高温进气道，其特征在于，所述电磁屏蔽层(3)高电导率碳纤维的体积电阻率小于10^-1Ω·cm。

4.一种如权利要求1所述的隔热隐身耐高温进气道，其特征在于，所述低发射率膜层(4)中的贵金属为金、铂和钯中的一种，膜层的特征厚度为5nm～100nm。

5.一种如权利要求1所述的隔热隐身耐高温进气道，其特征在于，所述隔热芯层(5)的陶瓷纤维毡增强气凝胶复合材料为SiO₂纤维毡增强SiO₂气凝胶、Al₂O₃纤维毡增强Al₂O₃气凝胶及SiN纤维毡增强SiN气凝胶中的一种。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的隔热隐身耐高温进气道的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

第一步：制备隔热芯层(5)

采用溶胶-凝胶工艺制备湿凝胶，根据匹配设计要求，加入SiC纤维搅拌均匀，将陶瓷纤维毡作为增强体浸渍到湿凝胶中，采用超临界干燥工艺制备出纤维毡增强气凝胶隔热复合材料，采用高温热处理移除残余有机物和碳杂质，并进行疏水处理减少材料表面羟基和吸附水，最后根据进气道模型外形进行机械加工及表面封孔处理获得隔热芯层(5)；

第二步：制备隔热隐身层(2)

以玻璃为粘接相，以钙钛矿结构材料或金属材料氧化物中的一种为导电相，制备高温电阻浆料，根据设计要求，采用丝网印刷-烧结工艺在对应的隔热芯层(5)表面上印制高温电磁周期结构单元图案，获得电磁周期结构吸波层(6)，并在隔热芯层(5)上制备预制孔；

第三步：制备透波层(1)和电磁屏蔽层(3)

进行氧化物纤维透波层和碳纤维电磁屏蔽层的编织，采用纤维浸渍裂解工艺PIP制备粗坯，待编织件具备足够的硬度、韧性后，根据进气道外形进行机械加工获得透波层(1)及电磁屏蔽层(3)，在透波层(1)上制备预制孔，方便后续缝合；

第四步：整体成型及喷涂低发射率涂层(4)

将制备好的气凝胶复合隔热芯层(5)和电磁周期结构吸波层(6)按照设计要求层铺，上下外表面分别铺设透波层(1)和电磁屏蔽层(3)，采用氧化物陶瓷纤维纱线缝合工艺制备出一体化复合材料预成型体；采用PIP工艺对透波层(1)织物及缝合纱线进行致密化，同时利用液相先驱体的粘接性能进一步提升各功能层间的结合强度，根据进气道外形进行精确机械加工工艺，采用磁控溅射方法在电磁屏蔽层(3)外表面喷涂低发射率涂层(4)，获得隔热隐身耐高温进气道。