基於生物基材料的地面背景電磁縮比材料的製備方法與流程
2023-06-27 05:32:36
本發明涉及一種複雜結構的電磁縮比材料的製備，具體涉及一種基於生物基材料的地面背景電磁縮比的製備方法，適合於各種軍民目標的縮比測試。
背景技術：
目前，目標的電磁散射特性的分析方法主要包括縮比計算與測試和全尺度計算與測試兩種，為準確得到原型目標的雷達散射截面(RCS)，縮比模型與原型目標需要保持電尺寸比例不變，更重要的是保證它們電磁散射特徵相同。
在現代化軍事系統中，飛行器中大量使用複合材料，如碳纖維蒙皮、表面吸波塗層、前緣吸波結構、蜂窩結構、多層結構等，使得過往簡單的金屬或非金屬縮比材料已經很難滿足縮比模型的測試和計算需求。地面背景材料作為一類特殊的複合材料，其電磁特性容易受到環境因素(溼度，厚度，土壤分布等)的影響。在電磁縮比測量中，構建滿足縮比關係的模型是關鍵，現有的縮比測量絕大多數都是面向全金屬目標，對於具有複合材料的目標模型還較少。這主要是因為材料的電磁參數在頻率範圍內通常具有色散特性(Frequency Dependent Characteristics)，使得材料的電磁參數在縮比測試頻率與原尺寸測試頻率處難以保持一致，需要對縮比模型材料重新設計，這成為電磁縮比測量的關鍵。
目前，針對非金屬材料進行縮比設計與製造的方法還比較有限，如專利CN103342167A提出了一種機翼複合材料的縮比模型的製造方法，根據實際飛機設計尺寸，縮比係數及複合材料的性能參數，製造了模型幾何外形相似的模具，選擇適當的材料參數和加工工藝參數，製造飛機機翼的複合材料縮比模型，包括翼梁和翼肋，利用金屬肋連接骨架，該縮比材料僅針對材料的力學性能進行設計和製造，對於後續的電磁散射特性測試還需要進行後續處理，會導致設計複雜；專利CN104407331A提出了一種船舶RCS的縮尺模型湖面試驗方法與系統，其中方法包括以下步驟，內陸湖泊水面環境下，向水面的被測物體船舶縮尺模型發射一系列窄帶脈衝簇，採集船舶縮尺模型的回波信號，進而實現縮比模型的電磁散射特性，該試驗方法僅僅對目標船舶進行了縮比，對於背景材料的製備和設計考慮較少，背景環境仍然為原始尺寸的湖面，在縮比中還未涉及湖面表面形貌，如波浪等的影響；專利CN105224762A提出了一種基於電磁參數優化設計的縮比複合材料配製方法，設計過程包括四個步驟，計算原始材料的反射係數，對混合材料進行電磁參數測試，根據縮比要求進行不同配比的混合材料的電磁參數測試，進入她建立混合材料的不同配比的電磁參數庫，最後對電磁參數優化，根據原始頻段材料的反射係數對混合材料進行優化設計，該專利所提出的方法主要以薄膜型塗覆材料為主，材料底層必須包括金屬襯底，對於大厚度的電磁材料並未涉及，同時該方法對於混合材料的類型等並未深入提及。文獻「劉鐵軍，張向陽.有耗目標電磁散射縮比測量的相似律研究[J].電子學報，1992，12:12-19」針對有耗目標縮比模型給出了三個相似法則，採用電磁介質塗覆金屬球，對三個相似律進行了驗證，結果表明第二、第三相似律可適用於全頻段，變換誤差小於ldB，對於縮比材料性能的研究還未深入展開研究。文獻「孫秦,田薇.大型飛機結構隱身縮比模型計算研究[C].中國航空學會2007年學術年會.0701-03-029.」針對介質體翼型，將介質體等效為在外形上強加一個等效阻抗值，應用阻抗邊界條件來進行計算，然而隨著阻抗的變大，計算得到的初始模型RCS值與原始模型相比較，其相對誤差仍越來越大，對於背景材料並未涉及到。文獻「李加亮,顧俊,王曉冰.水泥地面電磁縮比測試技術研究[J].制導與引信.2009，30(2):57-60.」利用複合材料構造技術，製作了水泥地面模擬樣本塊，對其電磁散射進行測試後初步驗證了非金屬縮比原理，這為開展地面背景中目標近場電磁散射特性研究提供了新的途徑，然而這類材料僅局限於介電型低損耗材料，對於潮溼類的高損耗水泥地面並未深入考慮。
總之，目前進行了電磁縮比材料配製方法的研究，針對非磁性的非金屬材料，這種縮比材料的設計方法需要嚴格控制材料的介電常數和磁導率，而且設計材料配方時採用的公式為一般的等效媒質理論公式，為達到設定的電磁參數，填充微粒的比例和材料厚度需要嚴格控制，為適應點頻下的縮比測試要求苛刻，實現高精度縮比時的難度會更大。
技術實現要素：
本發明的目的是提供基於生物基材料的地面背景電磁縮比材料的製備方法，該方法能夠克服已有方法設計縮比測試要求苛刻，難以實現高精度縮比的問題，通過生物約束成型製備電磁微粒，採用電磁參數漸近法、電磁參數比例法或反射係數逼近法設計，並利用電磁微粒製備縮比電磁縮比材料，精確度高，製備方法高效。
為了達到上述目的，本發明提供了基於生物基材料的地面背景電磁縮比材料的製備方法，該電磁縮比材料的製備方法包含：
第一步，採集地面背景材料，進行地面背景電磁參數測試，獲得地面背景材料在不同電磁波頻率下的相對複數介電常數和相對複數磁導率；
第二步，固定地面背景材料的電磁波頻率，選取地面背景材料的不同厚度，採用傳輸係數法的逆過程，計算地面背景材料不同厚度下的反射係數；
第三步，以不同組分的生物基電磁微粒的電磁參數為元素，採用插值法擴充各個添加比例下的電磁參數，建立生物基電磁微粒的電磁參數庫；以及
第四步，通過電磁參數庫和縮比因子，採用電磁參數漸近法、電磁參數比例法或反射係數逼近法中的任意一種方法獲得電磁縮比材料的厚度和生物基電磁微粒的添加比例，製備電磁縮比材料。
其中，所述的生物基電磁微粒採用複合生物約束成型工藝製備。
所述的第一步中，地面背景電磁參數測試通過採集地面材料，製備成標準同軸樣件，利用矢量網絡分析儀進行測試，獲得地面背景的相對複數介電常數和相對複數磁導率。
所述的第二步中，地面背景的反射係數計算如下：
通過相對複數介電常數和相對複數磁導率，採用式(1)和(2)計算，得到地面背景材料的波阻抗Z和傳播常數γ。
式(1)中，εeff為相對複數介電常數，式(2)中，μeff為相對複數磁導率；式(1)和式(2)中，γ為電磁波在地面背景材料中的傳播常數，Z為地面背景材料的波阻抗，k0為電磁波在真空中的波數，k0採用式(3)計算獲得；
k0＝2πf/c (3)
式(3)中，f為電磁波在真空中的頻率，c為電磁波在真空中的傳播速度；
設置不同的地面背景厚度，採用式(4)和式(5)計算，獲得固定頻率下的地面背景的反射係數R；
式(4)和式(5)中，j表示虛部因子，j2＝-1，R為反射係數，T為傳輸係數，d為地面背景的厚度，γ為電磁波在地面背景材料中的傳播常數。
所述的複合生物約束成型工藝為化學鍍工藝和氣相沉積工藝相結合的複合成型工藝；
其中，所述的化學鍍工藝指將軟磁合金鍍於生物微粒的表面，獲得電磁微粒；
其中，所述的氣相沉積工藝指通過氣相沉積在電磁微粒表面包覆高磁性材質。
所述的軟磁合金為CoNiP，所述的生物微粒為螺旋藻、球形藻、片性硅藻中的任意一種，所述的高磁性材質為Ni(CO)5或Fe(CO)5。
所述的化學鍍軟磁合金的具體步驟如下:
步驟1：將軟磁合金鍍液和生物微粒分別在80℃～90℃充分預熱，使內部溫度達到80℃～90℃，調整pH為8～10；
步驟2：將生物微粒在不斷攪拌的情況下加入到軟磁合金鍍液中，反應開始後迅速置於70℃～80℃的環境中，不斷攪拌至反應完全，形成包覆微粒；
步驟3：利用無水乙醇對包覆微粒進行清洗；
步驟4：在120℃～150℃中加熱真空乾燥，4～8小時後取出，得到電磁微粒。
所述的氣相沉積高磁性材質的具體步驟如下：
步驟1：將高磁性材質加熱到超過高磁性材質沸點的溫度，使該高磁性材質蒸氣能迅速分解成金屬顆粒和CO氣體，將步驟4中所述的電磁微粒置於反應腔內，將反應腔溫度加熱到250℃並保證其溫度恆定；
步驟2：在反應腔內通以氮氣，將步驟1中所述的金屬顆粒攪拌分散，使步驟4中所述的電磁微粒表面沉積金屬顆粒；
步驟3：在沉積過程完成後，繼續通氮氣直至冷卻至室溫；
步驟4：將反應得到的表面沉積金屬顆粒的電磁微粒用無水乙醇進行清洗，過濾後乾燥，獲得生物基電磁微粒。
所述的電磁縮比材料為平面結構型電磁縮比材料。
其中，所述的平面結構型電磁縮比材料的具體製備步驟如下：
步驟1：選取噴塗材料為聚氨酯和生物基電磁微粒的混合物，生物基電磁微粒的平均片徑為40μm～200μm，聚氨酯和生物基電磁微粒的質量添加比為10％～45％；
步驟2：添加稀釋劑和偶聯劑，稀釋劑和聚氨酯的質量添加比為1：0.5～1：1.2，偶聯劑相對於生物基電磁微粒的質量比為1％～2％，將上述的噴塗材料進行攪拌，混合均勻；
步驟3：在步驟2得到的混合噴塗材料中添加多異氰酸酸酯或聚氨酯固化劑，所述的多異氰酸酸酯或聚氨酯固化劑與聚氨酯的質量添加比為10％，採用噴塗的方式噴塗於聚酯薄膜的表面，其中聚酯薄膜的厚度為0.08mm～0.1mm，塗層噴塗的厚度為0.2mm～5mm，得到電磁縮比材料。
所述的電磁縮比材料為曲面結構型電磁縮比材料。
其中，所述的曲面結構型電磁縮比材料的具體製備步驟如下：
步驟1：根據縮比因子確定縮比後的厚度和面積大小，建立縮比地面背景的陽模板模型，以熱塑性材料PLA或尼龍為列印材料，對陽模板模型進行三維成型加工；
步驟2：選取澆注材料為液態矽橡膠和生物基電磁微粒的混合物，確定液態矽橡膠和生物基電磁微粒的質量添加比為0～60％；
步驟3：將澆注材料混合，混合時間為20～30min，攪拌速度為100～300r/min，混合均勻後添加矽橡膠固化劑，與矽橡膠的質量添加比為2～10％，攪拌速度為200～300r/min，攪拌時間為1～2min，混合均勻，獲得混煉膠；
步驟4：將混煉膠澆注於陽模板模具中，等待矽橡膠固化，然後脫模並修邊處理，獲得曲面結構型電磁縮比材料。
所述的液態矽橡膠和生物基電磁微粒的具體質量添加比根據所述第四步採用的方法以及液態矽橡膠和生物基電磁微粒的密度確定。
本發明提供的基於生物基材料的地面背景電磁縮比的製備方法，具有以下優點：
本發明的方法採用電磁參數漸近法、電磁參數比例法或反射係數逼近法設計縮比材料，對填充微粒的比例和材料厚度不需要嚴格控制，比較容易實現；本發明製備的生物基電磁微粒採用生物微粒，包覆高磁性材料，具有低密度和優勢外形的特點，而且具有很好的電磁參數可設計性；本發明製備的電磁縮比材料通過採用不同顆粒填充吸波層的設計來實現所需要的吸收性能；本發明所製備的材料可應用於電磁縮比測試的地面環境目標中，也可以應用於海面環境中，以及其他測試背景中，而且還具有很好的抗氧化、耐腐蝕、製造成本低等優點，是一種實現具有應用前景的電磁縮比材料的高效製造方法。
附圖說明
圖1為本發明中採用生物基電磁顆粒的地面背景電磁縮比材料製備示意圖。
圖2為本發明中地面背景電磁縮比材料製備流程圖。
圖3為本發明中地面背景在4GHz處隨厚度變化的反射係數曲線圖。
圖4為本發明中不同添加比例的生物基電磁微粒的電磁參數的曲線圖(其中a為介電常數實部，b為介電常數虛部，c為磁導率實部，d為磁導率虛部)。
圖5為本發明中生物基電磁微粒質量添加比為26.68％和31.06％的電磁縮比材料在8GHz處隨厚度變化的反射係數曲線圖(其中a為質量添加比為26.68％，b為質量添加比為31.06％)。
圖6為本發明中地面背景在8GHz處隨厚度變化的反射係數曲線圖。
圖7為發明中生物基電磁微粒質量添加比為37.9％和28.8％的電磁縮比材料在16GHz處隨厚度變化的反射係數曲線圖(其中a為質量添加比為37.9％，b為質量添加比為28.8％)。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。
如圖2所示，本發明用於提供基於生物基材料的地面背景電磁縮比材料的製備方法，該電磁縮比材料的製備方法包含：
第一步，採集地面背景材料，進行地面背景電磁參數測試，獲得地面背景材料在不同電磁波頻率下的相對複數介電常數和相對複數磁導率；
第二步，固定地面背景材料的電磁波頻率，選取地面背景材料的不同厚度，採用傳輸係數法的逆過程，計算地面背景材料不同厚度下的反射係數；
第三步，以不同組分的生物基電磁微粒的電磁參數為元素，採用插值法擴充各個添加比例下的電磁參數，建立生物基電磁微粒的電磁參數庫；
第四步，通過電磁參數庫和縮比因子，採用電磁參數漸近法、電磁參數比例法或反射係數逼近法中的任意一種方法獲得電磁縮比材料的厚度和生物基電磁微粒的添加比例，製備電磁縮比材料。
其中，生物基電磁微粒採用複合生物約束成型工藝製備。
實施例1
1、地面背景材料電磁參數測試
採集具有代表性的地面背景材料，製備成標準同軸樣件，內徑為3mm，外徑為7mm，厚度為2mm，利用矢量網絡分析儀測試，採取的測試方法為同軸試樣為標準件的傳輸反射係數法，得到地面背景材料的相對複數介電常數和相對複數磁導率。
同軸試樣為標準件的傳輸反射係數法，具體如下：
根據測試材料反射係數和傳輸係數，利用多層材料的傳輸矩陣方程：
式6中，R為反射係數，T為傳輸係數，γi為電磁波在i層材料的傳播常數，ni為i層材料的折射指數，k0為電磁波在真空中的波數，k0採用式(3)計算，
k0＝2πf/c (3)，
式(3)中，f為電磁波在真空中的頻率，c為電磁波在真空中的傳播速度。
當材料為單層時，即i＝1，有γi＝γ，γ為電磁波在地面背景材料中的傳播常數，此時
式7和式8中，Z為電磁波在地面背景材料的波阻抗(歸一化值)，由上述公式可以得到：
式(9)中，j表示虛部因子，j2＝-1，d為地面背景的厚度，可以得到：
這樣即可得到：
式(1)中，εeff為相對複數介電常數，式(2)中，μeff為相對複數磁導率。如選擇4GHz處的電磁參數，相對介電常數為14，相對介電常數虛部為7，相對複數磁導率為1。
2、地面背景厚度和反射係數評估
如圖3所示，在電磁參數為4GHz時，利用傳輸反射係數法的逆過程，通過相對複數介電常數和相對複數磁導率，計算地面背景不同厚度下的反射係數，計算過程如下：
式(1)中，εeff為相對複數介電常數，式(2)中，μeff為相對複數磁導率；式(1)和式(2)中，γ為電磁波在地面背景材料中的傳播常數，Z為地面背景材料的波阻抗，k0為電磁波在真空中的波數，k0採用式(3)計算獲得，
k0＝2πf/c (3)
式(3)中，f為電磁波在真空中的頻率，c為電磁波在真空中的傳播速度。
設置不同的地面背景厚度，採用式(4)和式(5)計算，獲得固定頻率下的地面背景的反射係數R；
式(4)和式(5)中，R為反射係數，T為傳輸係數，d為地面背景的厚度，γ為電磁波在地面背景材料中的傳播常數。
可以看出，地面背景的反射係數隨著厚度的變化在0～35mm範圍內變化比較明顯，在35mm厚度以上逐漸趨於固定值，因此可以選取設定厚度為40mm以上的地面背景，反射係數為-4.37dB。
3、生物基電磁微粒的電磁參數庫
採用複合生物約束成型工藝製備不同比例的生物基電磁微粒，複合生物約束工藝不僅能夠實現高性能吸收劑的製備，同時也能夠保證製備過程中的製造效率。採用化學鍍工藝和氣相沉積工藝相結合的複合生物約束成型工藝，化學鍍工藝的可以讓生物模板具有一定的電磁性能，同時保證模板結構具備一定的強度和耐熱性能，以保證後續生物約束工藝能夠實現高性能材質(羰基鐵，羰基鎳等)的包覆。
電磁參數庫的建立以不同添加比例的生物基電磁微粒的電磁參數為元素，採用插值法擴充各個添加比例下的電磁參數，質量添加比為0％～60％，獲得生物基電磁微粒的電磁參數庫。如圖4所示，電磁參數庫可獲得不同電磁參數下生物基電磁微粒的介電常數實部(見圖4的a)、介電常數虛部(見圖4的b)、磁導率實部(見圖4的c)和磁導率虛部(見圖4的d)的數據和曲線圖。
生物基電磁微粒的製備具體如下：
(1)化學鍍CoNiP
化學鍍工藝主要包括3個步驟：活化、解膠和化學鍍，磁性鍍層選用磁性金屬，如CoNiP、NiP或Cu等。
化學鍍CoNiP的具體步驟如下：
首先，將CoNiP鍍液和硅藻土分別在80℃～90℃水浴鍋中充分預熱，使內部溫度達到80℃～90℃，採用20g/L的NaOH溶液進行調整pH為8～10。
其次，將硅藻土在不斷攪拌的情況下加入到CoNiP鍍液中，反應開始後迅速放入70℃～80℃水浴中，不斷攪拌至反應完全，形成包覆微粒。
然後，利用無水乙醇對包覆微粒進行清洗。
最後，在真空乾燥箱中120℃～150℃加熱乾燥，4～8小時後取出，得到電磁微粒。
化學鍍工藝的可以活化生物模板具有一定的電磁性能，同時保證模板結構具備一定的強度和耐熱性能，以保證後續生物約束工藝能夠實現對高性能材質，如羰基鐵、羰基鎳等，進行包覆。
(2)氣相沉積包覆Fe材質
氣相沉積工藝的主要目是把高磁性材質(羰基鐵，羰基鎳等)包覆於電磁微粒之上，以獲得性能更為優異的生物基電磁微粒。
氣相沉積包覆Fe材質的具體步驟如下：
首先，考慮羰基金屬蒸氣反應劇烈，將Fe(CO)5蒸氣加熱到90℃，此溫度超過蒸氣的沸點，使該蒸氣能迅速分解成金屬顆粒和CO氣體。將電磁微粒置於反應腔內，反應腔內溫度加熱到250℃並保證其溫度恆定。
其次，在反應腔內通以氮氣防止包覆的金屬顆粒氧化，用攪拌槳攪拌使金屬顆粒分散，分散速度為30r/min。
然後，在沉積過程完成後繼續通氮氣直至冷卻至室溫。
最後，將反應得到的包覆金屬顆粒的電磁微粒用無水乙醇進行清洗，過濾後放入乾燥箱內乾燥，獲得生物基電磁微粒。
4、電磁縮比材料的電磁設計
電磁縮比材料電磁設計的方法主要有三種：(1)根據電磁參數庫中的電磁參數和不同樣件下的結構特徵來選取縮比材料的電磁參數，如地面背景的厚度不大，可以採用電磁參數漸近法選取合適的電磁參數，電磁參數漸近法主要是基於電磁參數與地面背景電磁參數接近的原則，插值計算出材料的組分，如果可行即可根據縮比因子確定縮比材料的厚度即可；(2)通常情況下，要找到具有和原型地面背景電磁參數一致的材料是有困難的，因此可以考慮電磁參數比例法，該方法針對的地面背景材料為厚度比較薄的情況，只需要選取同樣厚度的縮比材料，保持電磁縮比材料的電磁參數為原型材料的倍數，該倍數為縮比因子的倒數；(3)如果原型地面材料的厚度較大，採用前兩種方法仍然難以找到合適的生物基電磁微粒的配方，可以選取反射係數逼近方式來構造地面背景縮比材料，該方法保持了材料的反射特性一致的要求，在多數情況下也可以應用於縮比材料的構造。
電磁縮比材料電磁設計方法具體如下：
如圖4所示，選取縮比因子為1：2，即選取8GHz的不同比例生物基電磁微粒的電磁參數，可以看出生物電磁微粒在該頻點的複數磁導率接近1，而介電常數在40wt％和50wt％質量添加比下，介電常數實部分別為19.49和23.698(見圖4的a)，介電常數虛部分別為3.94和7.71(見圖4的b)，經過計算可以得到對應介電常數實部為14時，材料質量添加比為26.68wt％，此時材料的介電常數虛部為2.63。
此時，對應電磁縮比材料在不同厚度下的材料反射係數曲線如圖5的a所示，可以看出材料的反射係數隨著厚度的增加仍然會趨於固定值，反射係數為-4.69dB，這是由於材料的介電常數虛部過小導致的，可以看出此時選取電磁參數逼近法偏差較大，並不適合。
如果採用電磁參數比例選擇法，可以看出質量添加比為40wt％和50wt％時的介電損耗正切值，即介電常數虛部/介電常數實部，分別為3.94/19.49和7.71/23.698，兩值均小於地面環境的介電損耗正切值，此時不便於進行電磁參數比例選擇。
考慮採用反射係數逼近法進行插值計算，利用電磁參數庫中的電磁參數進行插值計算選擇，再通過篩選，可以看出當選取介電常數為16和3.10時，質量添加比為31.06wt％，此時的縮比材料反射係數隨厚度的變化曲線如圖5的b所示，可以看出此時的電磁縮比材料的反射係數隨著厚度的增加，趨於穩定值-4.36dB，與原型地面背景材料的實際的反射係數相差比例不足0.2％，可以用於地面背景縮比材料中，厚度選取40mm以上即可。
5、縮比材料製備
由於材料的厚度較大，達到40mm，故將其視為曲面結構型電磁材料，採用三維成型技術進行製備，三維成型工藝能夠直接製備出所需縮比電磁材料的陽模板，在陽模板表面經過澆注成型即可獲得具有地面相似結構的縮比模型。曲面結構型電磁縮比材料具體步驟如下：
首先，建立曲面地面背景的三維數字模型，根據縮比因子確定縮比後的厚度和面積大小，建立縮小的地面背景模型，並建立縮比地面背景的陽模板模型。
其次，以PLA(聚乳酸)或尼龍等熱塑性材料作為列印材料，對陽模板模型進行三維成型加工。三維成型加工具體步驟如下：
步驟1：清洗列印平臺，表面塗覆列印膠水(優選氰基丙烯酸乙酯)，塗覆次數為2～4次，塗覆厚度為0.1～0.3mm(優選0.1mm)；
步驟2：選擇列印線材，線材直徑為1.75～3mm(優選1.75mm)，設置列印參數，另外為加速三維成型微粉的快速固化採用工作平面加熱的方式，加熱溫度為60～80℃(優選60℃)。
步驟3：進行列印，列印方式為連續式列印，列印頭距離列印樣件的距離保持在0.05～0.1mm(優選0.05mm)，列印頭的直徑為0.4～0.8mm(優選0.4mm)，這樣即可實現地面背景電磁縮比材料的陽模板製造(厚度優選40mm)。
最後，利用製作好的陽模板縮比模具，採用澆注的方式製備地面縮比材料。澆注工藝具體步驟如下：
步驟1：選取澆注材料並確定具體添加比例。澆注材料為液態矽橡膠和生物基電磁微粒的混合物，質量添加比為0～60％(優選31.06％)。添加比例具體值按照前述電磁參數設計的比例選擇，根據液態矽橡膠和生物基電磁微粒的密度確定質量添加比；
步驟2：將上述選取的澆注材料進行混合，攪拌方式為機械攪拌，混合時間為20～30min(優選20min)，攪拌速度為100～300r/min(優選100r/min)，混合均勻後添加矽橡膠固化劑，添加比例為矽橡膠質量的2～10％(優選5％)，攪拌速度為200～300r/min(優選200r/min)，攪拌時間為1～2min(優選2min)，混合均勻，獲得混煉膠；
步驟3：將混煉膠澆注於陽模板模具中，等待矽橡膠固化，然後脫模並修邊處理，可製備出如圖1所示的具有曲面形狀的地面背景縮比材料。
實施例2
1、地面背景材料電磁參數測試
採集具有代表性的地面材料，製備成標準同軸樣件，內徑為3mm，外徑為7mm，厚度為2mm，利用矢量網絡分析儀測試，得到相對複數介電常數和相對複數磁導率。如選擇8GHz處的電磁參數，相對介電常數為16，相對介電常數虛部為10，相對複數磁導率為1。
2、地面背景厚度和反射係數評估
如圖6所示，在電磁參數為8GHz時，利用傳輸反射係數法的逆過程，通過相對複數介電常數和相對複數磁導率，計算地面背景不同厚度下的反射係數。可以看出，地面背景的反射係數隨著厚度的變化在0～20mm範圍內變化比較明顯，在20mm厚度以上逐漸趨於固定值，反射係數為-3.89dB。
3、生物基電磁微粒的電磁參數庫
採用複合生物約束成型工藝製備不同比例的生物基電磁微粒，建立生物基電磁微粒的電磁參數庫，如圖4所示，通過電磁參數庫獲得不同電磁參數下生物基電磁微粒的介電常數實部(見圖4的a)、介電常數虛部(見圖4的b)、磁導率實部(見圖4的c)和磁導率虛部(見圖4的d)的數據和曲線圖。
生物基電磁微粒的製備具體如下：
(1)化學鍍CoNiP
首先，將CoNiP鍍液和硅藻土分別在80℃～90℃水浴鍋中充分預熱，使內部溫度達到80℃～90℃，採用20g/L的NaOH溶液進行調整pH為8～10。
其次，將硅藻土在不斷攪拌的情況下加入到CoNiP鍍液中，反應開始後迅速放入70℃～80℃水浴中，不斷攪拌至反應完全，形成包覆微粒。
然後，利用無水乙醇對包覆微粒進行清洗。
最後，在真空乾燥箱中120℃～150℃加熱乾燥，4～8小時後取出，獲得電磁微粒。
化學鍍工藝的可以活化生物模板具有一定的電磁性能，同時保證模板結構具備一定的強度和耐熱性能，以保證後續生物約束工藝能夠實現對高性能材質，如羰基鐵、羰基鎳等，進行包覆。
(2)氣相沉積包覆Fe材質
首先，考慮羰基金屬蒸氣反應劇烈，將Fe(CO)5蒸氣加熱到90℃，此溫度超過蒸氣的沸點，使該蒸氣能迅速分解成金屬顆粒和CO氣體。將電磁微粒置於反應腔內，將反應腔溫度加熱到250℃並保證其溫度恆定。
其次，在反應腔內通以氮氣防止包覆的金屬顆粒氧化，用攪拌槳將金屬顆粒攪拌分散，分散速度為30r/min。
然後，在沉積過程完成後繼續通氮氣直至冷卻至室溫。
最後，將反應得到的包覆金屬顆粒的電磁微粒用無水乙醇進行清洗，過濾後放入乾燥箱內乾燥，獲得生物基電磁微粒。
4、電磁縮比材料電磁設計
根據建立的生物基電磁微粒的電磁參數庫，選取縮比因子為1：2，即選取16GHz的不同比例生物基電磁微粒的電磁參數。生物基電磁微粒在該頻率的複數磁導率並不為1，如圖4的a和b在40wt％和50wt％比例下介電常數分別為0.8+j0.41和0.86+j0.43，而介電常數實部分別為16.74和17.72，介電常數虛部分別為16.69和17.87。經過計算可以得到對應介電常數實部為16時，材料添加比例為37.9wt％，此時材料的虛部為15.8，磁導率為0.81+j0.39。
如圖7的a所示，此時從對應縮比材料在不同厚度下的材料反射係數曲線可以看出，材料的反射係數隨著厚度的增加仍然會趨於固定值，反射係數穩定值為-3.72dB，這是由於材料的磁導率和介電常數均不滿足要求導致的，可以看出此時選取電磁參數逼近法偏差較大，並不適合。
如果採用電磁參數比例選擇法，可以看出40wt％和50wt％時候的介電損耗正切值分別接近於1，磁損耗正切值並不為0，兩值均大於地面環境的介電損耗正切值，此時也不便於進行電磁參數比例選擇。
考慮採用反射係數逼近法進行插值計算，利用電磁參數庫中的電磁參數進行插值計算選擇，再通過篩選，可以看出當選取介電常數為12.9-j12.02，磁導率為0.86+j0.30時，質量添加比為28.8wt％。如圖7的b所示，此時從電磁縮比材料的反射係數隨厚度的變化曲線可以看出，此時的電磁縮比材料的反射係數隨著厚度的增加，趨於穩定值-3.90dB，與原型地面背景材料的實際的反射係數相差比例不足1％，可以用與地面背景縮比材料中，厚度選取5mm以上即可。
5、電磁縮比材料製備
由於材料的厚度並不大，僅僅5mm，故將其視為平面結構型電磁材料，通過噴塗滾壓的方式進行製備。平面結構型電磁縮比材料具體步驟如下：
步驟1：選取噴塗材料並確定添加比例。噴塗材料為聚氨酯和生物基電磁微粒的混合物，生物基電磁微粒的平均片徑為40μm～200μm，聚氨酯和生物基電磁微粒的質量添加比為10％～45％(優選28.8％)，添加比例具體值按照前述電磁參數設計的比例選擇，根據聚氨酯和生物基電磁微粒的密度即可確定質量比例。
步驟2：添加稀釋劑(優選丙酮、無水乙醇，更優選丙酮)，稀釋劑和聚氨酯的質量添加比為1：0.5～1：1.2，混合上述的噴塗材料，採用機械攪拌的方式配製塗料，混合時間為20min，攪拌速度為100r/min，混合均勻；
步驟3：添加多異氰酸酸酯或聚氨酯固化劑，其與聚氨酯的質量添加比為10％，採用噴塗的方式噴塗於聚酯薄膜表面，其中聚酯薄膜的厚度為0.08mm～0.1mm，塗層噴塗的厚度為0.2mm～5mm(優選5mm)，得到電磁縮比材料。
綜上所述，本發明用於提供基於生物基材料的地面背景電磁縮比的製備方法，該方法不需要嚴格控制填充微粒的比例和材料厚度，採用生物微粒，包覆高磁性材料，具有很好的電磁參數可設計性，而且通過採用不同顆粒填充吸波層的設計來實現所需要的吸收性能。本發明所製備的材料可應用於電磁縮比測試的地面環境目標中，也可以應用於海面環境中，以及其他測試背景中，而且還具有很好的抗氧化、耐腐蝕、製造成本低等優點，是一種實現具有應用前景的電磁縮比材料的高效製造方法。
儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。