基于多层电阻膜的宽带吸波结构及制备方法与流程

1.本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种基于多层电阻膜的宽带吸波结构及制备方法。

背景技术：

2.由于雷达探测技术的不断发展以及通过外形设计降低雷达散射截面(rcs)的能力趋于极限，雷达波吸收材料提供了一种可以并行的防探测途径，它可以将敌方雷达发射的电磁能量进行吸收，从而降低被探测到的几率。传统吸波材料具有工艺简单、施工方便等优点，但也存在厚度厚、重量重、吸波带宽窄等缺点。
3114597672a中公开了一种多层电阻型fss宽带吸波结构，采取多层电阻膜的协同作用，在低厚度下拓宽了吸波带宽、增强了低频吸波性能。其多层吸波结构在低频的吸波性能只能覆盖到s波段，l波段吸波性能显著下降，其次其多层吸波结构采用的弯曲线结构电阻膜线宽与线距最小为0.4mm，且全面积覆盖，电阻膜制造错差率较高。

技术实现要素：

4.本发明提供一种基于多层电阻膜的宽带吸波结构及其制备方法，通过多层电阻膜的设置及同层电阻膜中不同结构的组合，能够拓宽吸波带宽，增强低频吸波性能。
5.本发明的技术方案是，一种基于多层电阻膜的宽带吸波结构，包括底部的金属层，其上依次交叉层叠设置间隔支撑层和电阻膜层，电阻膜层至少为4层，最上层的电阻膜层包含一个十字型结构和一个中部空心的方环结构，其余电阻膜层为方片结构；间隔支撑层的厚度为5～9mm，电阻膜层的方阻为162～343ohm/sq。
6.进一步地，所述十字型结构由四个t型单元顺时针排列形成，t型单元底部相连，且相邻两个t型单元之间的夹角为90
°
；十字型结构的总长度为9.4mm，t型单元的短边长度为3.3mm，短边及长边的宽度均为0.87mm。
7.进一步地，方环结构的外部边长为9.5mm，环壁宽度为1.4mm。
8.进一步地，电阻膜层采用石墨烯，碳纳米管，高分子导电材料，石墨，炭黑中的一种或多种的复合制成。
9.进一步地，金属层上共设置4层电阻膜层，金属层与最上层的电阻膜层之间的其他电阻膜层为长方形结构，每层长方形结构由两片正方形结构组成，正方形结构的边长为7.4～9.8mm，两片正方形结构之间留有空隙，空隙宽度为0.2～2.6mm。
10.进一步地，4层电阻膜层的方阻计为rs1、rs2、rs3、和rs4，其中rs3＞rs4＞rs2＞rs1。
11.进一步地，所述间隔支撑层采用pvc泡沫、pmi泡沫或蜂窝材料制成，且相对介电常数ε满足：1.0≤ε≤1.5。
12.本发明还涉及所述结构的制备方法，具备步骤为：
13.1)采用丝网印刷的方式，根据不同电阻膜层的形状及尺寸要求在聚酰亚胺薄膜上印刷电阻膜层浆料，将各层电阻膜与间隔支撑层胶粘为一体，形成多组间隔支撑层与电阻
膜层组合的单元；
14.2)将各单元按设计顺序置于金属层上，并用发泡胶胶粘为一体，即得基于多层电阻膜的宽带吸波结构。
15.本发明的有益效果在于：
16.(1)本发明提供的吸波结构在最上层的电阻膜的重复单元结构中引入两种结构，其中十字型结构起到增强吸波性能的作用，方环结构起到拓宽吸波性能吸收带宽的作用，两种结构组合能够产生协同作用，增强吸波性能、拓宽吸波带宽。
17.(2)本发明的吸波结构中设置多层电阻膜，且电阻膜之间的形状尺寸均存在区别，第一层电阻膜主要起到提升c与ku波段的吸波性能，第二电阻膜主要起到提升c、x与ku波段的吸波性能，第三层主要起到提升l、s与c波段的吸波性能，第四层主要起到提升c与ku波段的吸波性能，通过四层电阻膜组合协同作用，使吸波结构在l～ku波段均有优异的吸波性能。
18.(3)本发明提供的吸波结构具备优异低频的吸波性能，在1.5ghz～2.4ghz内，反射损失小于-15db，且在1.4ghz～18.6ghz内，能保持反射损失小于-12.5db。本发明提供的吸波结构通过四层电阻膜的协同作用，将吸波频带拓宽至l、s及c波段。
19.(4)本发明提供的吸波结构各层电阻膜最小线距为0.4mm且只在十字形与方环之间，在重复单元中没有大面积存在，规避了因线宽、线距过小带来的电阻膜制造错差率。
附图说明
20.图1为本发明实施例1中吸波结构的结构示意图。
21.图2为实施例1中吸波结构的侧视图。
22.图3为实施例1中最上层电阻膜的结构示意图。
23.图4为实施例1的中间电阻膜层结构示意图。
24.图5为实施例1垂直入射下，吸波结构的反射曲线。
25.图6为实施例2垂直入射下，吸波结构的反射曲线。
26.图7为实施例3垂直入射下，吸波结构的反射曲线。
27.图8为实施例4垂直入射下，吸波结构的反射曲线。
28.图9为实施例5垂直入射下，吸波结构的反射曲线。
具体实施方式
29.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
30.实施例1：
31.实施例1-1
32.如图1所示，本发明提供一种基于多层电阻膜的宽带吸波结构，包括底部的金属层，其采用铝合金7075材质，厚度为1.0mm，其上依次交叉层叠设置4层间隔支撑层和4层电阻膜层，从上至下依次为第一层电阻膜、第一层电阻膜间隔支撑层、第二层电阻膜、第二层电阻膜间隔支撑层、第三层电阻膜、第三层电阻膜间隔支撑层、第四层电阻膜、第四层电阻膜间隔支撑层。
33.如图2所示，第一层电阻膜间隔支撑层、第二层电阻膜间隔支撑层、第三层电阻膜间隔支撑层第四层电阻膜间隔支撑层的厚度h1为5.70mm、h2为6.30mm、h3为8.00mm、h4为6.00mm。其中电阻膜间隔支撑材料可选pvc泡沫、pmi泡沫或蜂窝材料，其相对介电常数ε满足：1.0≤ε≤1.5；本实施例中具体为pmi泡沫材质。
34.第一层电阻膜包括十字型结构和中部空心的方环结构，其结构如图3所示，其中尺寸见下表1。
35.表1
36.尺寸符号尺寸值/mml_18.00l_23.30l_39.50w10.87w21.40
37.第二、三、四层电阻膜的重复单元结构均为正方形片状结构，如图4所示，尺寸如下表2所示，通过多层电阻膜分频协同作用，增强低频吸波性能。
38.表2
[0039][0040][0041]
各电阻膜层的方阻rs如表3所示。
[0042]
表3
[0043]
名称方阻/(ohm/sq)第一层电阻膜162.00第二层电阻膜208.00第三层电阻膜343.00第四层电阻膜242.00
[0044]
上述电阻膜的材料可以是石墨烯，碳纳米管，高分子导电材料，石墨，炭黑的一种或多种的复合体。本实施例中具体为炭黑材质。
[0045]
上述结构的制备方法为：
[0046]
1)采用丝网印刷的方式，根据不同电阻膜层的形状及尺寸要求在不同间隔支撑层上印刷电阻膜层浆料，形成多组间隔支撑层与电阻膜层组合的单元；
[0047]
2)将各单元按设计顺序置于金属层上，并用发泡胶胶粘为一体，即得基于多层电阻膜的宽带吸波结构。
[0048]
该实施例提供的基于多层电阻膜的宽带吸波结构在垂直入射的情况下，在0.5ghz
～20ghz频段内te与tm极化下的反射曲线见图5。由图可知，以-10db为标准，该吸波结构有效吸波带宽为1.3ghz～19.2ghz，在低频1.5ghz～2.4ghz内，反射损失小于-15db，在1.4ghz～18.6ghz内，能保持反射损失小于-12.5db。
[0049]
实施例1-2：
[0050]
本实施例中基于多层电阻膜的宽带吸波结构同实施例1-1，不同之处在于第一层电阻膜为两个对称设置的十字型结构组成，其形状和尺寸同实施例1-1。
[0051]
实施例1-3：
[0052]
本实施例中基于多层电阻膜的宽带吸波结构同实施例1-1，不同之处在于第一层电阻膜为两个对称设置的方环型结构组成，其形状和尺寸同实施例1-1。
[0053]
实施例1-4：
[0054]
本实施例中基于多层电阻膜的宽带吸波结构同实施例1-1，不同之处在于第一层电阻膜为两个对称设置的方片型结构组成，其边长为9.5mm，两个方片型结构之间的空隙为1.0mm。
[0055]
实施例1-5:
[0056]
本实施例中基于多层电阻膜的宽带吸波结构同实施例1-1，不同之处在于第三层电阻膜层和第四层电阻膜之间的尺寸对调。
[0057]
对上述实施例中涉及的基于多层电阻膜的宽带吸波结构进行反射率测试，参考标准为gjb 2038a。实施例1-1～实施例1-5的结构在垂直入射下的反射曲线分别见图5～图9。
[0058]
其中实施例1-1在垂直入射的情况下，在0.5ghz～20ghz频段内te与tm极化下的反射曲线如图5所示。由图5可知，以-10db为标准，该吸波结构有效吸波带宽为1.3ghz～19.2ghz，在低频1.5ghz～2.4ghz内，反射损失小于-15db，在1.4ghz～18.6ghz内，能保持反射损失小于-12.5db。
[0059]
其中实施例1-2在垂直入射的情况下，在0.5ghz～20ghz频段内te与tm极化下的反射曲线如图6所示。由图6可知，以-10db为标准，该吸波结构有效吸波带宽为1.4ghz～18.7ghz，在低频1.7ghz～2.5ghz内，反射损失小于-15db，在1.5ghz～18.0ghz内，能保持反射损失小于-12.5db。
[0060]
其中实施例1-3在垂直入射的情况下，在0.5ghz～20ghz频段内te与tm极化下的反射曲线如图7所示。由图7可知，以-10db为标准，该吸波结构有效吸波带宽为1.2ghz～19.6ghz，在低频1.3ghz～2.1ghz内，反射损失小于-15db，在1.3ghz～19.4ghz内，能保持反射损失小于-11.0db。
[0061]
其中实施例1-4在垂直入射的情况下，在0.5ghz～20ghz频段内te与tm极化下的反射曲线如图8所示。由图8可知，以-10db为标准，该吸波结构有效吸波带宽为1.1ghz～2.0ghz。
[0062]
其中实施例1-5在垂直入射的情况下，在0.5ghz～20ghz频段内te与tm极化下的反射曲线如图9所示。由图9可知，以-10db为标准，该吸波结构有效吸波带宽为1.4ghz～2.6ghz、4.3ghz～17.5ghz。

技术特征：

1.一种基于多层电阻膜的宽带吸波结构，其特征在于，包括底部的金属层，其上依次交叉层叠设置间隔支撑层和电阻膜层，电阻膜层至少为4层，最上层的电阻膜层包含一个十字型结构和一个中部空心的方环结构，其余电阻膜层为方片结构；间隔支撑层的厚度为5~9mm，电阻膜层的方阻为162~343ohm/sq。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述十字型结构由四个t型单元顺时针排列形成，t型单元底部相连，且相邻两个t型单元之间的夹角为90
°
；十字型结构的总长度为9.4mm，t型单元的短边长度为3.3mm，短边及长边的宽度均为0.87mm。3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：方环结构的外部边长为9.5mm，环壁宽度为1.4mm。4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：电阻膜层采用石墨烯，碳纳米管，高分子导电材料，石墨，炭黑中的一种或多种的复合制成。5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：金属层上共设置4层电阻膜层，金属层与最上层的电阻膜层之间的其他电阻膜层为长方形结构，每层长方形结构由两片正方形结构组成，正方形结构的边长为7.4~9.8mm，两片正方形结构之间留有空隙，空隙宽度为0.2~2.6mm。6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于：4层电阻膜层的方阻计为rs1、rs2、rs3、和rs4，其中rs3＞rs4＞rs2＞rs1。7.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述间隔支撑层采用pvc泡沫、pmi泡沫或蜂窝材料制成，且相对介电常数ε满足：1.0≤ε≤1.5。8.权利要求1~7任意一项所述结构的制备方法，其特征在于，具备步骤为：1）采用丝网印刷的方式，根据不同电阻膜层的形状及尺寸要求在聚酰亚胺薄膜上印刷电阻膜层浆料，将各层电阻膜与间隔支撑层胶粘为一体，形成多组间隔支撑层与电阻膜层组合的单元；2）将各单元按设计顺序置于金属层上，并用发泡胶胶粘为一体，即得基于多层电阻膜的宽带吸波结构。

技术总结

本发明涉及一种基于多层电阻膜的宽带吸波结构及制备方法，该结构包括底部的金属层，其上依次交叉层叠设置间隔支撑层和电阻膜层，最上层的电阻膜层包含一个十字型结构和一个中部空心的方环结构，其余电阻膜层为方片结构；间隔支撑层的厚度为5~9mm，电阻膜层的方阻为162~343Ohm/sq。该吸波结构具备优异低频的吸波性能，在1.5GHz~2.4GHz内，反射损失小于-15dB，且在1.4GHz~18.6GHz内，能保持反射损失小于-12.5dB。12.5dB。12.5dB。