一种吸波复合材料、雷达用的环境件、雷达及制备方法与流程

本技术涉及材料，特别涉及一种吸波复合材料、雷达用的环境件、雷达及制备方法。

背景技术：

1、毫米波可以广泛应用于军事雷达系统、射电天文学和太空、汽车雷达、医学应用的毫米波成像以及短距离无线高速传输等领域。为了解决毫米波电磁波辐射干扰和电磁污染问题，利用吸收材料来将电磁波能量转化为其他形式的能量来抑制电磁波的辐射和干扰意义重大，在军事和民用领域具有广泛应用前景。

2、一些相关技术中采用双层吸波复合材料，第一层复合材料为铁基稀土金属间化合物磁粉和高分子粘接剂复合材料，第二层复合材料为碳材料和高分子粘接剂复合材料。典型配方第一层为55wt％的y2fe14mn3和聚丙烯的复合材料，第二层为6wt％的炭黑和聚丙烯作为粘结剂组成，其在26.5～40ghz的吸收峰值为-20db。该方案磁粉填充量过大，一方面是成型性能较差，密度较大，而且也会对力学性能造成不良影响，不能很好的适配于汽车零件的量产模具。另一方面相关配方在汽车采用的24ghz和77ghz波段的电磁屏蔽及吸收效果均不佳，反射损耗迅速衰减到-10db以内。

3、另一些相关技术中阐述了及一种超结构毫米波吸波片及其应用。所述超结构毫米波吸波片由吸收剂和镂空的吸波超结构组成，其中，吸波超结构的结构单元为同轴开口环形镂空图案，尺寸为7～13mm，该超材料吸波结构具有显著的宽频轻质微波吸收效应：在30～100ghz频率范围内，小于-10db的有效带宽为5.25～41.03ghz。然而该超结构材料的主要缺点是需要成型或贴合的吸波材料图案较为复杂，不能很好的适配车用雷达环境件的批量生产，仅适合制作小批量的展品或用途。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种吸波复合材料、雷达用的环境件、雷达及制备方法，针对77ghz毫米波以及其他频段的波均有很好的吸波性能，有效的提高信噪比，避免出现错报误报的情况发生。

2、第一方面，提供了一种吸波复合材料，按照质量分数计，其包括：

3、25％～35％石墨烯改性玄武岩纤维、5％～10％稀土氧化物改性碳纳米管和55％～70％尼龙pa11。

4、一些实施例中，石墨烯的粒径为500nm～1000nm；

5、和/或，石墨烯改性玄武岩纤维的长度为1～25mm；

6、和/或，稀土氧化物为颗粒状，粒径为3～20nm；

7、和/或，稀土包括钐sm、铒er和铕eu中的一种或多种。

8、第二方面，提供了一种如上所述的吸波复合材料的制备方法，其包括：

9、将25％～35％石墨烯改性玄武岩纤维、5％～10％稀土氧化物改性碳纳米管和55％～70％尼龙pa11先进行搅拌混合均匀，然后在240℃～260℃条件下进行熔融共混造粒，得到吸波复合材料。

10、一些实施例中，所述石墨烯改性玄武岩纤维的制备方法包括如下步骤：

11、将玄武岩纤维置于增氧空气气氛下，进行第一次热处理；

12、在经过第一次热处理后的玄武岩纤维上，涂覆氧化石墨烯水溶液，之后在惰性气体保护下进行第二次热处理；

13、将经过第二次热处理后的玄武岩纤维置于含1％～3％有机过氧化物固化剂的聚二甲基硅氧烷中真空浸渍后固化，制得石墨烯改性玄武岩纤维。

14、一些实施例中，增氧空气中，氧气的体积分数为25％～30％；

15、和/或，所述第一次热处理包括：先于480～520℃下处理50min-60min，再升温到580℃-600℃处理20min-30min，之后升温到680℃-700℃处理20min-30min，自然冷却之后，清洗干净并烘干；

16、和/或，氧化石墨烯水溶液浓度为0.5～0.7mg/ml；

17、和/或，第二次热处理包括：于650-700℃处理10-20min，再升温50℃到到700-750℃处理5-15min；

18、和/或，浸渍时间为10～15min；

19、和/或，固化温度为95～100℃，固化时间为50～60min；

20、和/或，有机过氧化物固化剂为邻苯二甲酸二丁酯dbp或过氧化苯甲酰bpo。

21、一些实施例中，所述稀土氧化物改性碳纳米管的制备方法包括如下步骤：

22、将稀土氧化物与碳纳米管加入到浓硝酸中，回流后进行分离；

23、将分离出来的产物，在惰性气体保护下，进行第三次热处理，得到稀土氧化物改性碳纳米管。

24、一些实施例中，稀土氧化物与碳纳米管的质量比为1:1；

25、和/或，稀土氧化物包括er2o3和eu2o3，且er2o3和eu2o3的质量比为3～2:1；

26、和/或，稀土氧化物包括钐sm2o3、er2o3和eu2o3，且sm2o3、er2o3和eu2o3的质量比为1:(1～2):1；

27、和/或，浓硝酸的浓度为70％～75％；

28、和/或，回流之前还通过超声波进行振荡分散；

29、和/或，回流温度为90～95℃，时间为24～36h；

30、和/或，分离之后，进行第三次热处理之前，还用去离子水洗涤至中性，并干燥；

31、和/或，惰性气体采用氦气、氖气中的一种或多种；

32、和/或，第三次热处理包括：先在400-450℃处理60-80min，再在450-500℃处理50-60min，最后在500-520℃处理50-60min后自然冷却至室温。

33、第三方面，提供了一种雷达用的环境件，所述环境件的材质采用如上所述的吸波复合材料；

34、或者，所述环境件的材质采用如上任一所述的吸波复合材料的制备方法所制备的吸波复合材料。

35、一些实施例中，所述环境件的表面上形成有凸起纹理。

36、一些实施例中，所述凸起纹理呈蜂窝状或楔形。

37、第四方面，提供了一种如上任一所述的雷达用的环境件的制备方法，其包括：

38、将吸波复合材料通过注塑机注塑成型；

39、或者，将吸波复合材料通过3d打印机打印成型。

40、第五方面，提供了一种雷达，其包括如上任一所述的雷达用的环境件，以及雷达透波薄片视窗，所述环境件上还具有一窗口，所述雷达透波薄片视窗处于所述环境件的窗口中。

41、一些实施例中，所述雷达透波薄片视窗包括可见光波段透波模块、77ghz波段透波模块和激光波段透波模块，且可见光波段透波模块、77ghz波段透波模块和激光波段透波模块按照设计顺序并排连接；

42、所述雷达透波薄片视窗可移动地设于环境件上，以使可见光波段透波模块、77ghz波段透波模块和激光波段透波模块择一地切换至所述窗口中。

43、一些实施例中，所述设计顺序为：可见光波段透波模块、77ghz波段透波模块和激光波段透波模块；或者，可见光波段透波模块、77ghz波段透波模块和激光波段透波模块；或者，77ghz波段透波模块、可见光波段透波模块和激光波段透波模块；或者，77ghz波段透波模块、激光波段透波模块和可见光波段透波模块。

44、一些实施例中，所述可见光波段透波模块的材质包括光学级玻璃镜片和导光级聚碳酸酯pc材料中的至少一种。

45、一些实施例中，所述77ghz波段透波模块的材质包括聚碳酸酯pc、聚碳酸酯pc的玻纤改性料、聚对苯二甲酸丁二酯pbt和聚对苯二甲酸丁二酯pbt玻纤改性料中的至少一种。

46、一些实施例中，所述激光波段透波模块的材质包括聚碳酸酯pc、聚对苯二甲酸丁二酯pbt和含质量分数为0.5％～1％黑色偶氮颜料色母改性剂的聚碳酸酯pc中的至少一种。

47、一些实施例中，黑色偶氮颜料色母改性剂包括偶氮红、偶氮黄和偶氮蓝，且偶氮红：偶氮黄：偶氮蓝的质量比为1:1.2～1.5:1。

48、本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：

49、本技术实施例提供了一种吸波复合材料、雷达用的环境件、雷达及制备方法，本技术采用尼龙pa11生物基树脂为基材，并采用石墨烯改性玄武岩纤维和稀土氧化物改性碳纳米管进行改性，得到的吸波复合材料针对77ghz毫米波以及其他频段的波均有很好的吸波性能，有效的提高信噪比，避免出现错报误报的情况发生。经试验，2mm厚的雷达支架使用qar法进行77ghz的毫米波电磁损耗测试，透射损耗≥14db，反射损耗≥6db，完全满足毫米波雷达支架的吸波参数指标。

50、可以采用常规的注塑以及3d打印制备环境件，有利于产品的批量化生产。

51、雷达透波薄片视窗使用三个模块的视窗相互连接，分别针对的是可见光波段、77ghz的毫米波波段以及激光波段，能够实现波段功能切换时对应的视窗切换到相应的位置。功能搭配更加灵活，多模式适配场景切换，使产品更加具有竞争力，例如红外夜视模式、激光探测模式以及毫米波探测模式均有较好的产品性能。视窗模块化生产搭配，根据配置需要选择搭配的种类和数量，更加易于实际投产。