一种三维间隔织物增强复合材料及其制备方法和应用

本发明属于复合材料，具体涉及一种三维间隔织物增强复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、传统的树脂基复合材料的成型工艺包括手糊、层压、树脂传递模塑成型等方法，采用二维层合工艺制备的织物增强复合材料，具有高的比强度和比模量，制备得到的树脂基复合材料具有质轻，机械性能好的优点。其中碳纤维增强树脂基复合材料，以及石英纤维增强树脂基复合材料等高性能纤维增强复合材料，广泛的应用在航空航天、建筑、交通、电子等领域。随着电磁波在各个方面的应用越来越广泛，对武器装备的要求也越来越高。结构功能一体化复合材料的制备，不仅可以达到好的隐身效果，同时还能减重，因此，结构型吸波复合材料受到国内外的广泛重视。

2、层合复合材料易于实现介电常数的分层梯度分布，能够达到好的吸波性能。然而，由于层合工艺制备的复合材料在第三个维度上没有连续纤维的增强，使得复合材料在此方向上的力学性能因为“层”的存在而出现薄弱，使其应用受限。三维增强结构复合材料在三个维度上都有好的力学性能，但受制备方法的限制，很难实现介电性能的多层梯度设计，目前为止，三维编织复合材料的吸波性能相对较差，因此，研制出一种吸波性能良好的三维编织复合材料成为急需和必需。

技术实现思路

1、本发明提供了一种三维间隔织物增强复合材料及其制备方法和应用，解决了现有技术制备的三维编织复合材料的吸波性能相对较差的问题。

2、一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

3、三维预制体的织造：将纱线进行规律性排布，制得参数不同、截面形状不同的三维预制体；

4、固化：将树脂基体涂覆在三维预制体上，固化成型，得到三维间隔织物增强复合材料。

5、优选的，三维预制体的织造中，所述纱线采用导电纤维和绝缘纤维纱线混合织造。

6、优选的，三维预制体的织造中，所述参数包括：导电纤维束的粗细、排布间距、排布方向、芯层与面层之间的倾斜角及三维预制体的层数。

7、优选的，所述导电纤维束的直径为0.1～3.5cm；

8、所述排布间距为：x方向，导电纤维纱线与绝缘纤维纱线间隔排布，相邻导电纤维纱线间的间距为0.1～3.5cm；y方向，导电纤维纱线与绝缘纤维纱线间隔排布，相邻导电纤维纱线间的间距为0.1～3.5cm；

9、所述排布方向为单独x方向、单独y方向、或x方向和y方向同时排布。

10、优选的，所述芯层与面层之间的倾斜角为30～90°。

11、优选的，所述三维预制体的层数为1～5层。

12、优选的，所述截面形状为三角形、矩形或梯形。

13、优选的，固化时，所述树脂基体中填充有吸收剂，吸收剂为轻质碳系吸收剂。

14、本发明的第二个目的在于保护所述的制备方法制得的三维间隔织物增强复合材料。

15、本发明的第三个目的在于保护所述的三维间隔织物增强复合材料的应用，用于军工国防、航空航天、交通运输或电子建筑领域中隐身部件的制备。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1.本发明制备的三维间隔织物增强复合材料，通过对三维结构体进行设计，控制导电纤维在结构体中的排布来控制材料的吸波性能。导电纤维的排布呈现电路谐振，因为根据传输线理论，当传输线周期性变化时，在周期性不连续点会有额外的能量损失，当电磁波的波长等于周期长度的半个整数倍时，能量损耗最大，表现在插入损耗上就是谐振，将电磁波转化为能量损耗，因此具有良好的吸波性能。

18、2.本发明制备的三维间隔织物增强复合材料，可以通过三维预制体与基体中吸收剂的协同作用，来调控吸波性能。

19、3.本发明采用三维织物结构，制备的三维间隔织物增强吸波复合材料，在三个维度上均有织物连接层，因此除了具有吸波隐身功能外，还具有抗分层能力和三个维度均好的力学性能。

20、4.本发明制备的三维间隔织物增强复合材料具有质量轻的性能。

21、5.本发明制备的三维间隔织物增强吸波复合材料采用手糊工艺，能够很好地控制树脂在预制体上的均匀性、流动性，制备工艺简单，成本低。

22、6.本发明制备的三维间隔织物增强吸波复合材料具有吸波性能可调控，三个维度上力学性能好的特点。可广泛用于航空航天，交通运输，建筑行业，电子行业领域。

技术特征：

1.一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，三维预制体的织造中，所述纱线采用导电纤维和绝缘纤维纱线混合织造。

3.根据权利要求2所述一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，三维预制体的织造中，所述参数包括：导电纤维束的粗细、排布间距、排布方向、芯层与面层之间的倾斜角及三维预制体的层数。

4.根据权利要求3所述一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述导电纤维束的直径为0.1～3.5cm；

5.根据权利要求3所述一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述芯层与面层之间的倾斜角为30～90°。

6.根据权利要求3所述一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述三维预制体的层数为1～5层。

7.根据权利要求1所述一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述截面形状为三角形、矩形或梯形。

8.根据权利要求1所述一种三维间隔织物增强复合材料的制备方法，其特征在于，固化时，所述树脂基体中填充有吸收剂，吸收剂为轻质碳系吸收剂。

9.根据权利要求1～8所述的制备方法制得的三维间隔织物增强复合材料。

10.根据权利要求9所述的三维间隔织物增强复合材料的应用，其特征在于，用于军工国防、航空航天、交通运输或电子建筑领域中隐身部件的制备。

技术总结
本发明涉及复合材料技术领域，公开了一种三维间隔织物增强复合材料及其制备方法和应用，制备方法包括：三维预制体的织造：将纱线进行规律性排布，制得参数不同、截面形状不同的三维预制体；固化：将树脂基体涂覆在三维预制体上，固化成型，得到三维间隔织物增强复合材料。本发明制备的三维间隔织物增强复合材料，通过对三维结构体进行设计，控制导电纤维在结构体中的排布来控制材料的吸波性能。导电纤维的排布呈现电路谐振，因此具有良好的吸波性能。用于军工国防、航空航天、交通运输或电子建筑领域中隐身部件的制备。

技术研发人员：董洁,孙润军,孔维嘉,界璐,刘佳彤,魏亮,申国栋,宋增荣
受保护的技术使用者：西安工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5