基于人工周期结构的电阻膜、常温成型吸波材料及其制法的制作方法

本发明涉及电磁功能材料，具体而言，涉及一种基于人工周期结构的电阻膜、常温成型吸波材料及其制法。

背景技术：

1、吸波超材料作为一种新型电磁结构，通过设计亚波长人工周期结构，可在特定频段实现对电磁波的近完美吸收，同时具备面密度低、设计灵活、吸波性能可调等显著优势，已成为替代传统吸波涂层、实现结构-功能一体化的重要技术方向之一。目前，吸波超材料的人工周期结构多采用电阻膜频率选择表面（fss），通常通过蚀刻或印刷工艺将其附着于环氧玻璃纤维板（fr-4）、聚酰亚胺（pi）或聚醚醚酮（peek）等热塑性或热固性高分子基膜上；高分子基膜再与轻质泡沫芯材（如pmi、pvc泡沫）胶接复合构成吸波超材料。

2、然而，上述高分子基膜在实际应用中存在以下技术短板：第一，其表面致密光滑、表面能低，与泡沫芯材胶接时难以形成有效的物理啮合与化学键合，界面结合强度不足，在外界热应力、振动载荷或湿热老化环境下易发生分层脱落，导致吸波性能衰减，同时大幅削弱结构承载能力与服役可靠性；第二，此类基膜多呈刚性或半刚性，柔韧性差，难以适应复杂曲面共形，严重制约了吸波超材料在工程场景中的实际应用；第三，传统吸波材料整体成型通常依赖高温固化工艺，不仅能耗高、周期长，而且高温过程易对泡沫芯材造成热损伤和尺寸变形，致使只能选用pmi等少数耐高温泡沫，进一步制约了吸波材料的工程化应用。

3、针对电阻膜fss的柔性化与界面强化，现有技术已作出多方面尝试。例如，为解决柔性fss的制备问题，现有专利cn110247192b公开了一种柔性电阻膜频率选择表面的制备方法和应用，该方案通过将感光膜贴覆于柔性介质基底（如fr-4、pi薄膜），经曝光、显影形成图案化模具，再涂覆导电碳浆、烧结固化、脱膜，最终获得柔性电阻膜fss。该方案实现了fss的柔性化制备，解决了传统雕刻工艺限制柔性及大面积制备的问题。然而，其工艺流程复杂，涉及感光膜贴覆、曝光、显影、涂覆、固化、脱模等多个步骤，制备成本较高。更重要的是，该方案的fss制备于fr-4或pi等致密光滑的高分子薄膜表面，当该电阻膜需与泡沫芯材进一步复合构成整体吸波结构时，基膜表面光滑、表面能低，难以与泡沫芯材形成有效的物理啮合与化学键合，界面结合强度不足。

4、针对界面结合问题，现有专利cn113652675b公开了一种等离子改性聚酰亚胺薄膜原位催化化学镀的方法，其通过等离子体刻蚀工艺提升pi薄膜的表面粗糙度，同时引入含氧极性基团提升表面能。该方法虽能通过引入极性基团和粗糙度来改善表面能，但改性层仅纳米级厚度，界面强化效果不稳定，且等离子体设备造价高昂，难以适配大面积薄膜的连续化生产，无法从根本上解决吸波结构中电阻膜与泡沫芯材大面积、高可靠性的界面结合需求。现有专利cn121528667a公开了一种电阻膜、宽频吸波材料及其制备方法，其以经过等离子体表面处理的单层玻璃纤维布作为载体，通过刮涂工艺将导电材料涂布其上，经阶梯式烘干形成半固化电阻膜，再与pmi泡沫真空热压复合成型。该方案利用纤维布作为载体提升了电阻膜的结构稳定性，并一定程度上改善了层间粘接。然而，该技术仍存在明显不足：其一，刮涂工艺难以实现复杂fss图案的精确、均匀成型；其二，复合成型依赖高温真空热压（160~180℃），该过程不仅能耗高，且极易对不耐高温的泡沫芯材造成热损伤和尺寸变形，制约了其在更多元泡沫芯材（如pvc泡沫）中的应用；其三，其电阻膜载体需依赖等离子体处理来保证结合力，工艺控制要求高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种基于人工周期结构的电阻膜、常温成型吸波材料及其制法，以解决现有技术中界面结合薄弱、电阻膜层柔韧性不足、高温固化损伤泡沫芯材以及fss图案成型精度与多样性受限的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明公开了一种基于人工周期结构的电阻膜，包括纤维织物层和人工周期结构；其中，纤维织物层为二维编织纤维布，具有贯穿的编织孔隙和表面微观粗糙结构；人工周期结构通过丝网印刷工艺成型于纤维织物层的上表面；纤维织物层下表面裸露且保留原始的编织孔隙和微观粗糙结构。

4、进一步的，纤维织物层为单层编织纤维布，选自石英玻璃纤维布、无碱玻璃纤维布或芳纶纤维布中的一种，厚度为0.05~0.3mm。

5、进一步的，人工周期结构包括阵列排布的谐振单元，谐振单元的形状为方形、环形或十字架形。

6、本发明还公开了一种基于人工周期结构的电阻膜的制备方法，用于制备上述电阻膜，包括：

7、在纤维织物层的下表面贴合能够剥离的临时背衬；

8、通过丝网印刷将导电碳墨水转移至纤维织物层的上表面，形成人工周期结构；

9、将印刷完成后的预制体在120~180℃下固化20~50min，随后冷却至室温；

10、剥离临时背衬，制得下表面具有编织孔隙和微观粗糙结构的电阻膜。

11、进一步的，导电碳墨水按质量份数计包括：导电填料10~30份、基体树脂40~70份、固化剂5~15份、其余添加剂10~30份。

12、进一步的，导电填料选自碳粉、石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种；基体树脂为双酚a型环氧树脂或双酚f型环氧树脂；固化剂为胺类固化剂或酸酐类固化剂；其余添加剂包括稀释剂、消泡剂和硅烷偶联剂。

13、本发明还公开了一种常温成型吸波材料，沿雷达波入射方向包括依次层叠的透波面板、电阻膜、轻质泡沫层和反射背板，相邻层之间通过低介电树脂粘接固定；其中，人工周期结构朝向透波面板下表面设置。

14、进一步的，低介电树脂按质量份数计包括：基体树脂100份，低介电填料30~50份，固化剂20~35份，偶联剂0~5份；其中，低介电填料为空心玻璃微珠、空心二氧化硅微球、空心聚合物微球中的一种；固偶联剂选用硅烷或钛酸酯类偶联剂。

15、本发明还公开了一种常温成型吸波材料的制备方法，用于制备上述吸波材料，包括：

16、按照上述电阻膜的制备方法制备电阻膜；

17、沿雷达波入射方向将透波面板、电阻膜、轻质泡沫层和反射背板依次叠放，并在相邻层间涂刷低介电树脂；

18、将叠放好的多层结构置于真空袋中，抽真空至压力≤-0.095mpa，在室温条件下固化，制得吸波材料。

19、进一步的，多层结构在室温下的固化时间为20~24h。

20、相对于现有技术，本发明所述的基于人工周期结构的电阻膜、常温成型吸波材料及其制法具有以下优势：

21、（1）本发明以柔性二维编织纤维布替代传统的fr-4、pi等致密高分子基膜作为电阻膜的承载基材，充分利用编织纤维布自身优异的柔韧性与抗弯折性能，使电阻膜能够贴合于不同形状的复合结构内层，克服了传统电阻膜在复杂曲面易开裂、断裂的缺陷，满足多样化工程场景下的共形安装需求。

22、（2）纤维布表面具有丰富的微观粗糙结构和二维编织孔隙，在电阻膜与泡沫芯材粘接固化过程中可形成充分的机械锚固与物理啮合效应；同时，通过在各结构层间涂刷含空心微珠的低介电树脂并进行常温真空袋共固化，树脂渗入纤维编织孔隙形成互穿锚固，使本发明吸波材料的平拉强度较传统高分子基电阻膜吸波材料大幅提升，增强了吸波材料的整体力学稳定性与服役可靠性，有效解决了电阻膜与泡沫芯材界面易分层脱落的工程难题。

23、（3）本发明采用真空袋成型工艺配合室温固化方案，在无需加热的条件下即可完成电阻膜与泡沫芯材及各结构层的牢固结合，彻底避免了高温固化对泡沫芯材造成的热损伤和尺寸变形问题，拓宽了泡沫芯材的选型范围，同时显著降低了能耗与制造成本。

24、（4）本发明通过丝网印刷在柔性纤维布基底上成型人工周期结构，实现了在宽频带及宽入射角范围内的稳定吸波性能，且在不同极化条件下表现出良好的一致性。同时，该纤维布基电阻膜克服了传统有机薄膜基材柔韧性差、界面结合弱的缺陷，作为功能层与透波面板、轻质泡沫层及反射背板复合后，能够牢固融入承载结构中，在保证力学稳定性的同时，实现了吸波功能与结构承载的一体化设计。