一種由納米石墨粉體制備的涂覆式吸波材料及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種由吸波劑納米石墨粉體和粘結劑共同組成而制備成吸波材料的方法，屬于吸波材料技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著電子技術的飛速發(fā)展，未來戰(zhàn)場上的各種武器系統(tǒng)面臨著嚴峻的威脅，隱身技術作為陸、海、空、天、電磁五位一體的要素之一，是提高武器系統(tǒng)生存和突防能力，也是提高總體作戰(zhàn)效能的有效手段，受到世界各軍事大國的高度重視。高速發(fā)展的隱身技術，被稱之為軍事科學的三大成就之一(外加激光武器、巡航導彈)。而作為隱身技術的最重要組成部分，新型隱身材料的研宄和應用則是隱身技術的發(fā)展的重要基礎和關鍵。
[0003]雷達波吸波材料是隱身材料中發(fā)展最快應用最為廣泛的材料，它的作用是將投射到它表面的電磁波能量，通過自身的損耗轉變?yōu)闊崃考捌渌芰慷牡?，大大降低電磁波的反射率，進而產生隱身效果。而制造吸波材料的關鍵是要有性能優(yōu)異的雷達波吸收劑，它是吸波材料核心。先進的吸波材料是航空航天、兵器制造及艦艇等軍事裝備中必不可少的重要材料，對提高武器裝備的生存和突防能力有著決定性的意義。
[0004]在吸波材料應用方面，“輕、薄、強、寬”(涂層薄，重量輕，吸波強，吸波頻帶寬)一直是吸波材料的研制方向和目標。采用納米技術，制備納米材料及納米復合材料，是研制新型吸波材料的熱點之一。
[0005]研宄表明納米粒子所具有的表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特殊性質使納米粉體具有一系列特異的物理、化學性能。如由于納米粒子尺寸遠小于紅外波及雷達波波長，因此納米材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要高得多，使紅外探測器和雷達接收到的反射信號極少；同時，納米粒子的比表面積比常規(guī)粉體材料大3?4個數量級，使納米材料表面存在大量懸掛鍵，使得界(表)面極化強，這種表面效應在微波場的輻射下，使原子、電子運動加劇，促使電磁能轉化為熱能，從而產生強烈的吸波效應；此夕卜，量子尺寸效應的存在也使納米粒子的電子能級發(fā)生分裂，而分裂的能級間隔正處于微波的能級范圍(10_2ev?10_5ev)，從而成為納米材料新的吸波通道；而高的比表面積能造成多重散射，大大降低了雷達波的反射，因此納米材料對紅外波和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料高得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，起到了“隱身”作用。
[0006]目前，作為吸波劑研宄及報道的納米碳材料有納米碳管(參考文獻[I]:卿玉長，周萬成等，無機材料學報，第25卷第三期，181?185頁，2010年2月；趙東林，沈曾明等，無機材料學報，第20卷第二期，608?612頁，2005年5月)、石墨烯(參考文獻[2]:張曉林，博士論文(哈爾濱工業(yè)大學)，2011 ;李國顯，王濤，薛海榮等，航空學報，第32卷第九期，1732?1739，2011)、納米碳纖維(參考文獻[3]:鄒田春，趙乃勤，師春生，功能材料與器件學報，第13卷第I期，54?58，2007)以及由上述三種納米碳材料與各種磁性材料所組成的復合吸波材料(參考文獻[4]:黃琪惠，張豹山，唐東明等，無機化學學報，10，2077?2082，2012;李敏，碩士論文(天津大學)，2012)。由報道可見，采用納米碳材料及其復合材料所制備的吸波劑均顯示出良好的吸波性能，其缺點是這些納米碳材料制備工藝復雜(納米碳纖維)，成本高(石墨烯及納米碳管)，甚至目前無法產業(yè)化制備。而關于采用納米石墨粉體作為吸波劑的報道卻沒有報道。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種由納米石墨粉體為吸波劑，將石墨材料的吸波性能與納米材料的多種性能相結合，制備具有重量輕、耐腐蝕、吸波性能強和吸波頻帶寬的先進吸波材料。
[0008]本發(fā)明的技術方案如下:
[0009]本發(fā)明吸波材料是由吸波劑及粘結劑二部分組成，其吸波劑是指納米石墨粉體，重量百分比含量為1%?75% ;其粘結劑是指樹脂、橡膠及塑料中的一種，重量百分比含量為 25%?99%。
[0010]本發(fā)明所述的納米石墨粉體是指顆粒尺寸(顆粒度)為5?500nm之間的石墨粉體材料。優(yōu)選顆粒度25?lOOnm。
[0011]本發(fā)明所述的樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或丙烯酸樹脂等中的一種；橡膠為丁苯橡膠、丁基橡膠或三元乙丙橡膠等中的一種；塑料為聚乙烯、聚丙烯或聚氨酯等中的一種。
[0012]本發(fā)明提供了一種吸波材料的制備方法，該方法按如下步驟進行:
[0013]首先取出納米石墨粉體，將其進行干燥處理；然后將納米石墨粉體與粘結劑一起加入到混料機中，使其均勻混合；然后根據施工需要，采取噴涂、刷涂或者壓制成型等方法，制備出所需的吸波材料。
[0014]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明采用納米石墨粉體為吸波材料，正是將納米粒子所具有的表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特殊性質與石墨材料的吸波性能相結合，制備出了具有重量輕、耐腐蝕、吸波性能強和吸波頻帶寬等特點的吸波材料。測試表明，納米石墨粉體是一種綜合性能優(yōu)異的吸波材料。納米石墨粉體比重與粘結劑相差小，容易與粘結劑混合而不產生分層現(xiàn)象；同時，由于采用了納米技術，大大提高了吸波劑的吸波性能；通過改變吸波劑的顆粒度、吸波劑與粘結劑的比例及涂覆厚度，可以制成不同波段的吸波材料。所制備的吸波材料具有重量輕、耐腐蝕、吸波性能強和吸波頻帶寬等特點，是一種先進的吸波材料。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1吸波性能測試結果圖；
[0016]圖2為實施例2吸波性能測試結果圖；
[0017]圖3為實施例3吸波性能測試結果圖；
[0018]圖4為實施例4吸波性能測試結果圖；
[0019]圖5為實施例5吸波性能測試結果圖；
[0020]圖6為實施例6吸波性能測試結果圖；
[0021]圖7為實施例7吸波性能測試結果圖；
[0022]圖8為實施例8吸波性能測試結果圖；
[0023]圖9為實施例9吸波性能測試結果圖；
[0024]圖10為實施例10吸波性能測試結果圖；
[0025]圖11為實施例11吸波性能測試結果圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0027]實施例1:
[0028]將經干燥處理后的納米石墨粉體(顆粒度為10nm)與聚丙烯混合，其中納米石墨粉體重量百分比為1%，聚丙烯重量百分比為99%，經混合機均勻混合之后，采用刷涂方式制備出20CmX20CmX2mm的薄片。此薄片測試最大反射率為_3dB(見圖1)。
[0029]實施例2:
[0030]將經干燥處理后的納米石墨粉體(顆粒度為10nm)與環(huán)氧樹脂混合，其中納米石墨粉體重量百分比為5%，環(huán)氧樹脂重量百分比為95%，經混合機均勻混合之后，采用刷涂方式制備出20cmX20cmX2mm的薄片。此薄片在16.16GHz出現(xiàn)一個峰值，反射率為-11.92dB，其中小于-1OdB的吸波頻寬為4.1GHz (見圖2)。
[0031]實施例3:
[0032]將經干燥處理后的納米石墨粉體(顆粒度為200nm)與環(huán)氧樹脂混合，其中納米石墨粉體重量百分比為15%，環(huán)氧樹脂重量百分比為85%，經混合機均勻混合之后，采用刷涂方式制備出20cmX20cmX2mm的薄片。此薄片在12.64GHz出現(xiàn)一個峰值，反射率為-15dB，其中小