[发明专利]一种耐温1300℃频率选择透波/隔热/隐身结构及其制备方法

说明书

本发明涉及高温功能材料技术领域，具体公开了一种耐温1300℃频率选择透波/隔热/隐身结构及其制备方法，所述频率选择透波/隔热/隐身结构以电磁波入射方向定义为外表面，由内至外依次包括隔热层、透波层、频率选择层、陶瓷防护层。本发明还提供了频率选择透波/隔热/隐身结构的制备方法。本发明的频率选择透波/隔热/隐身结构具有隔热、透波、频率选择、隐身多功能一体化优点，通过结构与材料优化，可以耐受1300℃的高温，外表面制备了陶瓷防护层，具有抗烧蚀、隔热等优点。

技术领域

本发明属于高温功能材料技术领域，特别涉及一种耐温1300℃频率选择透波/隔热/隐身结构及其制备方法。

背景技术

透波材料以及结构（天线罩、天线窗、雷达罩等）是天线以及通讯系统的重要组成部分，它具有保护天线以及通讯系统、维持飞行器外形等重要作用，同时满足天线以及通讯系统的透波功能要求，使之可以正常工作。此外，为确保飞行器天线系统的隐身和抗干扰能力，要求透波材料以及结构具有选频透波特性。

频率选择表面是由大量的无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构，它由周期性排列的导体贴片单元或在导体屏上周期性排列的孔径单元构成。这种表面可以在单元谐振频率附近呈现全反射（贴片型）或全传输特性（孔径型），分别称为带阻或带通型频率选择表面。大量的理论以及实践证明，通过合理的结构设计，将频率选择表面技术应用于透波结构中，可实现天线工作频段电磁波的宽频段（或多频点）、大角度范围内的高透过率，带外实现高反射特性，可以赋予天线系统优异的隐身和抗干扰能力。

随着飞行器飞行速度的增加，对频率选择透波结构提出了耐温和隔热性能新要求。现有技术报道的频率选择表面主要通过印刷电路板工艺、光刻镀膜工艺以及丝网印刷工艺制备，选用的频率选择表面基材以及导电周期图案材料均不具备耐受400℃以上的能力。针对现有技术的不足，201410551086.7号中国专利提出了一种耐高温频率选择表面透波材料及其制备方法，该专利以多孔氮化硅陶瓷材料为基材，以耐高温导电陶瓷（TiB₂或TiN）或耐高温金属（铂、钨或钼中的一种）为频率选择表面材料，从选用的材料体系看，具有一定的耐温能力，但也存在以下明显不足：1）采用的多孔氮化硅陶瓷材料强度低、韧性差、抗热震性能不足，可靠性差；2）采用的TiB₂或TiN导电陶瓷材料以及钨、钼金属材料高温抗氧化性能差，高温富氧环境下使用时会由于氧化出现严重的电性能下降问题，从而影响频率选择表面的电性能。同时，该专利采用的透波材料为多层结构形式，较为复杂，而且不同层间通过磷酸二氢铝粘结剂粘接，具有层间强度低的问题。此外，该专利公开的技术方案并未采用相应的技术对多孔氮化硅基材表面进行处理，因此在多孔基材上制备的频率选择表面必然存在质量较差的缺点，周期图案的尺寸稳定性以及各周期单元的电性能均无法得到有效保证。2011610837457.7号中国专利发明了一种耐高温频率选择透波结构，该专利通过材料体系与结构优化，可以较好的解决201410551086.7号中国专利存在的材料力学性能差、频率选择表面抗氧化能力不足等问题，但仍然存在以下不足：1）该耐高温频率选择透波结构不具备隔热功能；2）耐温仅能达到700~800℃，耐温能力不高；3）透波层复合材料表面需要制备修饰粘结层才能实现高质量频率选择表面的制备，工艺复杂；4）频率选择层外表面无有效防护，在高热力载荷情况下频率选择层存在剥落风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐温1300℃频率选择透波/隔热/隐身结构及其制备方法，从而克服背景技术中提到的不足与缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种耐温1300℃频率选择透波/隔热/隐身结构，其特征在于，所述频率选择透波/隔热/隐身结构以电磁波入射方向定义为外表面，由内至外依次包括隔热层、透波层、频率选择层、陶瓷防护层。