[发明专利]一种蝴蝶结状Co/C纳米吸波材料填充的蜂窝夹芯结构吸波复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种蝴蝶结状Co/C纳米吸波材料填充的蜂窝夹芯结构吸波复合材料的制备方法，涉及电磁隐身复合材料技术领域，该方法以硝酸钴和明胶为原料，通过水热法合成具有蝴蝶结形状的钴离子‑明胶聚合物前驱体；然后热处理制备得到一种具有蝴蝶结形状分级结构的Co/C纳米复合吸波材料。将制备得到的Co/C纳米吸波材料填充到周期性芳纶蜂窝的蜂窝中，并在填充蜂窝的上下侧分别覆盖玻璃纤维增强树脂基复合材料蒙皮和碳纤维增强树脂基复合材料蒙皮，得到蝴蝶结状Co/C纳米复合吸波材料填充的蜂窝夹芯吸波复合材料。在解决了传统吸波材料有效吸收频带窄，力学承载能力差的技术难题。

技术领域

本发明涉及电磁隐身复合材料技术领域，特别是涉及一种蝴蝶结状Co/C纳米吸波材料填充的蜂窝夹芯结构吸波复合材料的制备方法。

背景技术

军用领域随着现代雷达探测技术的发展，以军用战斗机为代表的武器装备受到越来越频繁的跟踪和侦测；同时，在民用领域，无线电通讯技术的发展在带给人们便捷生活的同时也带来了严重的电磁辐射污染问题。因而，能够将电磁波能量转化为热能损耗掉从而显著降低电磁波反射的电磁波吸收材料作为解决上述问题的最有效解决方案收到越来越多的关注。由于实际使用环境的限制，理想的电磁波吸收材料性能特点包括：有效吸收频带宽、材料密度轻、材料厚度薄、力学强度高。磁性钴及其氧化物和碳基体复合吸波材料由于同时对电磁波具有介电损耗和磁滞损耗。成为目前研究最广泛的吸波剂之一，磁性Co/C纳米复合材料的碳基体对电磁波具有优异的介电损耗性能，而畴壁共振和自然共振是其钴及其氧化物最主要的磁损耗吸收机理。磁性Co/C纳米复合材料具有磁矫顽力高、吸波强度高、制备简单等优点，且作为双损耗介质，对电磁波既有磁损耗又有介电损耗，但其相对密度大、吸收频带窄等缺点难以满足优秀吸波剂“薄、轻、宽、强”的要求，限制了其进一步的应用。同时传统磁性Co/C 纳米复合材料多呈粉末状使用工艺以和涂料混合制成吸波涂料为主，使用过程易磨损脱落，难以满足现代飞行器对于雷达吸波材料结构承载和电磁吸波功能一体化的要求。

发明内容

为了克服上述传统磁性Co/C纳米复合材料多呈粉末状使用工艺以和涂料混合制成吸波涂料为主，相对密度大、吸收频带窄，力学承载能力差、使用过程易磨损脱落，难以满足现代飞行器对于雷达吸波材料结构承载和电磁吸波功能一体化的要求等现有技术的不足，本发明提供了一种蝴蝶结状Co/C纳米吸波材料填充的蜂窝夹芯结构吸波复合材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是：以硝酸钴、明胶、尿素为原料三步法制成，首先以硝酸钴和明胶为原料，通过溶液热法制备出长链状钴离子-明胶分子金属离子聚合物有机框架；然后以尿素作为辅助沉淀剂，通过高压反应釜高温水热法合成具有蝴蝶结形状的金属离子-聚合物配合前驱体；然后经过干燥处理后采用高温热处理的方法，将Co金属离子和明胶聚合物配合前驱体，制备成为一种具有蝴蝶结形状分级结构的Co/C纳米复合吸波材料。将制备得到的蝴蝶结状Co/C纳米复合吸波材料填充到周期性芳纶蜂窝的蜂窝孔中，并在填充蜂窝的上下侧分别覆盖玻璃纤维增强树脂基复合材料蒙皮和碳纤维增强树脂基复合材料蒙皮，最终得到蝴蝶结状Co/C纳米复合吸波材料填充的蜂窝夹芯吸波复合材料。采用国军标GJB 2038A-2011 弓形框法对复合材料板2-18GHz电磁波反射率进行测试，3mm厚度下反射损耗低于-10dB的有效吸收频带宽度9.8GHz，最大吸收强度达到-49.9dB。

具体为：

(1)将硝酸钴、尿素溶解在去离子水中，搅拌溶解，得液体A；将明胶加热、搅拌溶解在去离子水中，得液体B；然后将液体A和液体B混合，加热反应，得到钴离子-明胶分子金属离子聚合物有机框架胶状混合溶液。

(2)取(1)中得到的胶状混合溶液加入聚四伏乙烯内胆反应釜中，高温水热反应得到蝴蝶结状前驱体，离心收集沉淀，干燥。

(3)将(2)中得到的干燥后的蝴蝶结状前驱体样品，置于管式炉中，保护性气体下高温热处理2h得到蝴蝶结形状的Co/C纳米吸波材料。