一種吸波仿生復(fù)合材料及制備方法與流程

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種吸波仿生復(fù)合材料及制備方法，吸波仿生復(fù)合材料模擬植物外觀、光譜反射和吸收雷達波特性從而達到兼具紅外、光譜成像偽裝、林地背景可見光偽裝和雷達隱身的目的。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對環(huán)境的影響日益增大。在機場、機航班因電磁波干擾無法起飛而誤點；在醫(yī)院、移動電話常會干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。所謂吸波材料，指能吸收投射到它表面的電磁波能量的一類材料。在工程應(yīng)用上，除要求吸波材料在較寬頻帶內(nèi)對電磁波具有高的吸收率外，還要求它具有質(zhì)量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等性能。

參見中國公開專利CN102087081A（公開日為2011年6月8日），具體公開了一種具有吸波功能的隱形人造草，包括草絲、草底布及背膠層，所述草絲固定在所述草底布上，所述背膠層涂布在所述草底布的背面，吸波材料存在于所述草絲、草底布或背膠層中，能夠吸收電磁波輻射，可用于軍事上或戰(zhàn)時防雷達探測，起到軍用機場、軍用地下基地、炮彈存放地、地下人防工程等大范圍的軍事用地隱形的作用。但是，上述人造草僅有吸收雷達波達到雷達隱身目的的吸波材料，無兼具雷達、可見光和紅外隱身性能的材料及加工方法，具有很大的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有領(lǐng)域的局限性，本發(fā)明設(shè)計了一種兼具雷達、可見光和紅外隱身性能的吸波仿生復(fù)合材料及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:

一種吸波仿生復(fù)合材料，其特征在于，吸波仿生復(fù)合材料由有機仿生材料和吸波材料組成，仿生材料以草束狀種植在吸波材料上，機仿生材料由以下重量份的組分制成：聚乙烯醇水溶性高分子為1-8份；金屬氯化物1-7份；染色劑2-6份；交聯(lián)劑為2-9份；催化劑為5-6份。

進一步地，所述金屬氯化物指吸濕性較強的無機鹽。

進一步地，所述無機鹽為氯化鋰或氯化鈣。

進一步地，所述交聯(lián)劑為L-蘋果酸或食用蘋果醋。

進一步地，所述催化劑為醋酸。

進一步地，所述染色劑為氧化鉻綠或草絲黃。

一種吸波仿生復(fù)合材料的加工方法，包括以下步驟：

（1）按重量份稱取各組分原料，將1-8份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去離子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將1-7份金屬氯化物、 2-9份交聯(lián)劑，5-6份催化劑，2-6份染色劑溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為60-90℃的條件下，經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)5-6小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至80-100℃、1-1.5h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料；

（5）將上述步驟（4）制得的片狀有機仿生材料利用切絲設(shè)備切成絲狀有機仿生材料；

（6）將絲狀有機仿生材料以5-10根捆成草束；

（7）使用工裝將吸波材料固定在自動點膠設(shè)備上，后將草束種植于吸波材料上；

（8）使用自動點膠設(shè)備將吸波材料和仿生材料復(fù)合，得到吸波仿生復(fù)合材料。

進一步地，所述步驟（5）中的絲狀有機仿生材料的寬度為1mm。

進一步地，所述步驟（3）中，鑄膜液抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為18-24h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

仿生材料中加入的交聯(lián)劑和催化劑的作用是兩者共同促使聚乙烯醇發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。氧化鉻綠是深綠色顏料，保證有機仿生材料與植物葉片具有相似的顏色以及光譜反射特性。金屬氯化物是具有吸濕性的，在有機仿生材料中添加金屬氯化物可以保證復(fù)合材料能夠吸濕，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境。鑄膜液經(jīng)過密封靜置過程是為了防止鑄膜液中的水分流失。所有材料融合后具有光譜反射性能，紅外和鄰近紅外的光譜都可以被反射。

將本發(fā)明制備的吸波仿生復(fù)合材料進行化學(xué)表征，從圖3-4可以看出，本發(fā)明制備的吸波仿生復(fù)合材料與RAC16型吸波材料相比，吸收雷達波特性基本相當， 說明該吸波材料與仿生材料復(fù)合之后，仿生材料對吸波材料的吸收雷達特性基本沒影響，從而達到雷達隱身的作用。圖5-6為仿生材料和植物的接近程度對比，從圖中可以看出本發(fā)明的仿生材料與普通植物葉片類似，能夠模擬植物外觀，同時，該仿生材料具有光譜反射特性，達到紅外、光譜成像偽裝、林地背景可見光偽裝。

本發(fā)明中的有機仿生材料，可以同時實現(xiàn)模擬植物的蒸騰作用以及光譜反射特性。吸波材料具有吸收雷達的特性。有機仿生材料和吸波材料復(fù)合成復(fù)合材料，從而該復(fù)合材料能夠保證吸波仿生復(fù)合材料模擬植物外觀、光譜反射和吸收雷達波特性從而達到兼具紅外、光譜成像偽裝、林地背景可見光偽裝和雷達隱身的作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中吸波材料的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是吸波仿生復(fù)合材料復(fù)合過程意圖。

圖3是吸波仿生復(fù)合材料高頻反射率測試曲線。

圖4是吸波仿生復(fù)合材料低頻反射率測試曲線。

圖5是仿生材料與銀杏葉片的紅外光譜發(fā)射率。

圖6是植物葉片與仿生材料的太陽光譜反射率。

具體實施方式

下述實施例是對于本發(fā)明內(nèi)容的進一步說明以作為對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋，但本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當知曉任何基于本發(fā)明實質(zhì)精神的簡單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護范圍。

本發(fā)明中選用大連東信微波吸收材料有限公司、型號為：RAC16、規(guī)格：200*200*17mm的吸波材料，其具體成分為橡膠和粉末狀羰基鐵，吸波材料的形狀如圖1所示。

吸波材料及仿生材料復(fù)合過程意圖如圖2所示，仿生材料以草束狀種植在吸波材料上。

實施例1

（1）按重量份稱取各組分原料，將1份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去離子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將1份氯化鋰、 2份L-蘋果酸，5份醋酸，2份氧化鉻綠溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為60℃的條件下，經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)5小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至80℃、1h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為18h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料；

（5）將上述步驟（4）制得的片狀有機仿生材料利用切絲設(shè)備切成絲狀有機仿生材料，絲狀有機仿生材料的寬度為1mm；

（6）將絲狀有機仿生材料以5根捆成草束；

（7）使用工裝將吸波材料固定在自動點膠設(shè)備上，后將草束種植于吸波材料上；

（8）使用自動點膠設(shè)備將吸波材料和仿生材料復(fù)合，得到吸波仿生復(fù)合材料。

實施例2

（1）按重量份稱取各組分原料，將4份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去離子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將3份氯化鋰、 6份L-蘋果酸，5.5份醋酸，4份氧化鉻綠溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為75℃的條件下，經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)5.5小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至90℃、1.2h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為21h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料；

（5）將上述步驟（4）制得的片狀有機仿生材料利用切絲設(shè)備切成絲狀有機仿生材料，絲狀有機仿生材料的寬度為1mm；

（6）將絲狀有機仿生材料以7根捆成草束；

（7）使用工裝將吸波材料固定在自動點膠設(shè)備上，后將草束種植于吸波材料上；

（8）使用自動點膠設(shè)備將吸波材料和仿生材料復(fù)合，得到吸波仿生復(fù)合材料。

實施例3

（1）按重量份稱取各組分原料，將8份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去離子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將7份氯化鋰、9份L-蘋果酸， 6份醋酸， 6份氧化鉻綠溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為90℃的條件下，經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)6小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至100℃、1.5h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為24h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料；

（5）將上述步驟（4）制得的片狀有機仿生材料利用切絲設(shè)備切成絲狀有機仿生材料，絲狀有機仿生材料的寬度為1mm；

（6）將絲狀有機仿生材料以10根捆成草束；

（7）使用工裝將吸波材料固定在自動點膠設(shè)備上，后將草束種植于吸波材料上；

（8）使用自動點膠設(shè)備將吸波材料和仿生材料復(fù)合，得到吸波仿生復(fù)合材料。

實施例4

（1）按重量份稱取各組分原料，將5份聚乙烯醇水溶性高分子加入250mL去離子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將5份氯化鈣、 7份食用蘋果醋，5份醋酸，5份草絲黃溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為80℃的條件下，經(jīng)過交聯(lián)反應(yīng)6小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至100℃、1.5h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為23h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料；

（5）將上述步驟（4）制得的片狀有機仿生材料利用切絲設(shè)備切成絲狀有機仿生材料，絲狀有機仿生材料的寬度為1mm；

（6）將絲狀有機仿生材料以8根捆成草束；

（7）使用工裝將吸波材料固定在自動點膠設(shè)備上，后將草束種植于吸波材料上；

（8）使用自動點膠設(shè)備將吸波材料和仿生材料復(fù)合，得到吸波仿生復(fù)合材料。

本發(fā)明吸波仿生復(fù)合材料能夠保證吸波仿生復(fù)合材料具有模擬植物外觀；光譜反射和吸收雷達波特性從而達到兼具紅外、光譜成像偽裝、林地背景可見光偽裝和雷達隱身的作用。