一種氧化物納米線‑碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料及其製備方法與流程
2023-06-09 09:58:01 2
本發明屬於吸波材料技術領域，具體涉及一種氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料及其製備方法。
背景技術：
先進樹脂基複合材料不僅帶動了整個工業技術的進步而且仍然是材料領域最富有研究潛力的戰略性結構材料。先進樹脂基複合材料廣泛應用在航空航天領域的原因是由於其應用於航天航空結構上可相應減重20～30％，這是其他先進技術無法達到的效果。同時樹脂基複合材料具有高比強度和比剛度，可設計性強，抗疲勞，耐腐蝕性能好，結構尺寸穩定性好，質輕以及成型工藝簡單，適用於大面積複雜型面結構的獨特優點。兼具有隱身性能的結構一體化複合材料，由於其在航空航天等高科技領域的潛力，已經成為目前國內外研究的熱點。
樹脂基結構吸波材料可以實現兼顧隱身和承載雙重功能，已經成為隱身材料，同時也是複合材料領域中一個十分重要的研究方向。高性能的樹脂基體在航天、航空工業中的應用也已顯示出了獨特優勢和潛力。從環氧樹脂、有機矽樹脂，到聚醯亞胺、聚苯並惡唑樹脂等高性能樹脂，這些樹脂基體都具有優良的耐溫性和優異的綜合性能，應用十分廣泛。碳化矽纖維是一種高性能陶瓷纖維，不僅具有碳纖維相當的強度和模量，而且具有碳纖維、芳綸纖維等無法比擬的耐高溫和抗氧化性能，但是一般的碳化矽纖維電阻率分布在100ω·cm～104ω·cm的範圍內，吸波性能較差。現有報導的碳化矽纖維吸波複合材料的專利和文獻中，絕大部分都是利用夾層結構或碳化矽纖維增強碳化矽陶瓷來製備吸波複合材料。專利cn102218868a公開了一種碳化矽纖維增強樹脂基夾層結構的吸波材料，該吸波材料包括第一介質層、吸收層、第二介質層和反射層的多功能層疊加型結構，充當各功能層中增強材料的連續碳化矽纖維具有不同的電阻率，該複合材料成型工藝簡單，但是不同結構層的介電設計難度大，而且不同介質層的厚度也會對吸波性能產生明顯的影響。劉海韜在公開專利號為cn102180695公布了一種碳化矽複合材料的吸波陶瓷及其製備方法，該複合材料也是多功能層疊加型結構，各功能層均由不同電導率連續碳化矽纖維增強碳化矽基體複合材料構成。將連續碳化矽纖維布浸漬到混合聚碳矽烷、二乙烯基苯、二甲苯等製備漿料中，經模壓、熱交聯、裂解工藝製備吸波陶瓷粗坯，最後採用先驅體浸漬裂解工藝製備碳化矽複合材料的吸波陶瓷。雖然具有較寬的吸收頻段，但是成型工藝複雜，密度大而且力學性能較差。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中存在的問題，提供一種氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料及其製備方法，提高所得材料的力學強度。
為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案：
包括以下步驟：
(1)對碳化矽纖維布進行除膠處理，然後烘乾；
(2)通過水熱法或者水浴，在步驟(1)烘乾後的碳化矽纖維布表面生長氧化鋅納米線、氧化鈦納米線或氧化鈷納米線，得到氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體；
(3)將樹脂基體塗刷到氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的外表面，經過固化成型得到氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料。
進一步地，步驟(1)中除膠處理的具體步驟是，將碳化矽纖維布放入丙酮中，在100w的超聲波中清洗1小時。
進一步地，步驟(2)中氧化鋅納米線生成具體包括：將步驟(1)烘乾後的碳化矽纖維布浸漬到溶液a中5～10min，其中，溶液a是採用0.03mol/l的氫氧化鈉乙醇溶液和0.01mol/l的乙酸鋅乙醇溶液按體積比為(80～100):(30～60)混合均勻得到的；然後取出乾燥，獲得附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布；將濃度為0.1mol/l的六次甲基四胺水溶液與濃度為0.1mol/l的硝酸鋅水溶液等體積混合併攪拌均勻，得到溶液b，然後將附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布放入溶液b中，在70℃～90℃的水浴下反應10h～24h，在碳化矽纖維布表面生成氧化鋅納米線，得到氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
進一步地，步驟(2)中氧化鈷納米線生成具體包括：將步驟(1)烘乾後的碳化矽纖維布放入溶液b中，依次進行水熱反應和退火處理，其中，水熱反應溫度為100℃～160℃，水熱反應時間6～12h，退火處理溫度是400～450℃，退火時間2～5h，在碳化矽纖維布表面生成氧化鈷納米線，得到氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體；其中，溶液b是硝酸鈷、氟化胺和尿素按摩爾比為2:(7～10):(6～10)溶於水得到的，硝酸鈷和水的比例為2mmol：(60～80)ml。
進一步地，步驟(2)中氧化鈦納米線的前驅體生成具體包括：將步驟(1)烘乾後的碳化矽纖維布放入質量分數為0.2％的鈦酸四丁酯的乙醇溶液中，進行提拉處理後乾燥，再進行退火處理，將退火處理後的碳化矽纖維布放入溶液c中進行水熱反應，水熱反應溫度為160℃～220℃，水熱反應時間30min～120min，在碳化矽纖維布表面生成氧化鈦納米線，得到氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體；其中溶液c是由質量分數為37％的濃鹽酸、丁酮和鈦酸四丁酯按體積比為(10～14):(10～14):(1～5)混合而成。
進一步地，提拉處理中提拉速度為0.1～1mm/s。
進一步地，退火處理溫度為400～450℃，時間為30～60min。
進一步地，樹脂基體包括環氧樹脂、有機矽樹脂、聚醯亞胺樹脂或聚苯並惡唑樹脂。
一種利用如上所述製備方法製得的氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料，該結構吸波材料的彎曲強度為402～608mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是3.2～6.7ghz。
與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：
本發明方法以耐高溫樹脂為基體，氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體為增強體和吸收體製備吸波材料，使該吸波材料具有良好的力學性能和吸波性能。本發明製備的氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料不僅可以實現寬頻吸波性能，滿足複合材料部件輕量化的要求，賦予複合材料良好的力學性能，這種方法解決了傳統在基體中添加填料方法帶來分散性差、惡化力學性能的問題。在碳化矽纖維表面生長氧化物納米線製備跨尺度增強體，一方面增大了複合材料的界面極化能力，對介電常數實部產生影響，另一方面提高了複合材料的電導率，對複合材料介電常數虛部產生影響，因此通過氧化物納米線-碳化矽纖維跨尺度增強體的製備可以實現合材料的介電性能和力學性能調節的目的。本發明方法操作簡單，本發明製得的結構吸波材料同時兼具良好的力學性能和吸波性能，滿足武器中溫部位對雷達波隱身和承載能力的要求，解決了以往人們所發明多層結構吸波材料介電設計難度大，製備工藝複雜的問題，同時提高複合材料的力學強度，降低複合材料密度。
進一步地，本發明的特點是選用的耐高溫樹脂如環氧樹脂、有機矽樹脂等可採用簡單的手糊工藝進行製備；如聚醯亞胺樹脂、聚苯並惡唑樹脂等可採用模壓成型工藝。
本發明所得產品結構完整性好，抗衝擊性強，不易分層。使用綜合性能優異，耐溫性良好的樹脂基體，本發明可使氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料具有良好的力學性能，彎曲強度最少在400mpa以上，最好可達600mpa。
附圖說明
圖1為實施例2手糊工藝製備的氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料的掃描圖。
圖2為實施例7模壓工藝製備的氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料的應力應變曲線圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
本發明中樹脂基的結構吸波材料增強體是氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體，基體是耐高溫樹脂，其中氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的質量分數為40～60wt％,高溫樹脂基體的質量分數為40～60wt％。所述的氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體是通過水熱法或者水浴在sic纖維布表面生長氧化鋅或氧化鈦或氧化鈷前軀體，然後經退火處理形成氧化物納米線-sic纖維多尺度增強體。通過調節製備工藝，可以實現不同含量氧化物納米線在氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的生長，從而實現樹脂基結構複合材料介電性能和吸波性能的調節。本發明中所用的碳化矽纖維布是由電導率在10-6～10-4s/cm範圍內的碳化矽纖維編織而成。
本發明中氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體通過水熱法或者水浴在經過除膠後的碳化矽纖維布表面生長，生長的氧化物納米線主要有氧化鋅、氧化鈦和氧化鈷，其具體製備工藝如下：
氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體是將除膠處理後的碳化矽纖維布浸漬到溶液a中，其中，溶液a是採用0.03m(mol/l)的氫氧化鈉乙醇溶液和0.01m(mol/l)的乙酸鋅乙醇溶液按體積比為(80～100):(30～60)混合均勻得到的；浸漬時間5～10min，然後取出乾燥，獲得附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布。將100ml濃度為0.1mol/l六次甲基四胺水溶液與100ml濃度為0.1mol/l硝酸鋅水溶液混合攪拌5min，然後放入附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布，將含有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布和混合溶液的燒杯放入水浴鍋中，水浴溫度為
70℃～90℃，水浴時間10h～24h，然後關閉水浴，取出碳化矽纖維布，放入真空乾燥箱中80℃烘乾得到氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體是將除膠處理後的碳化矽纖維布放入到混合均勻的硝酸鈷、氟化胺和尿素的溶液中經過水熱法製備的，其中硝酸鈷、氟化胺和尿素的摩爾比是2:(7～10):(6～10)，硝酸鈷和水的比例為2mmol：(60～80)ml；水熱反應溫度為100℃～160℃，水熱反應時間6～12h，退火處理溫度是400～450℃，退火時間2～5h。
氧化鈦-碳化矽纖維多尺度增強體是將除膠處理後的碳化矽纖維布浸漬到含有0.1～0.4wt％鈦酸四丁酯的乙醇溶液中，提拉出來後乾燥，提拉速度為0.1～1mm/s，乾燥溫度為80℃，將乾燥後的碳化矽纖維布放入到氬氣氣氛爐中進行退火處理，退火溫度400～450℃，退火時間30～60min，獲得附著有氧化鈦晶種的碳化矽纖維布。將附著有氧化鈦晶種的碳化矽纖維布放入到配製好的混合溶液中，然後一起放入到水熱反應釜中進行水熱反應，混合溶液由37wt％的濃鹽酸10～14ml，丁酮10～14ml和鈦酸四丁酯1～5ml組成，水熱反應溫度為160℃～220℃，水熱反應時間30min～120min，反應結束後取出烘乾。
其中形核和催化劑含量過低、水熱反應時間過短、退火溫度過低、退火時間過短，會導致生長氧化物納米線的長度偏短，對複合材料的介電性能提高有限，吸波性能改善作用弱，相反如果形核和催化劑含量過高、水熱反應時間過長、退火溫度過高、退火時間過長，會使纖維表面生長氧化物納米線的密度增加，納米線相互纏繞對複合材料力學性能提高作用有限，而且過高納米線含量也會提高複合材料的介電常數，降低吸波材料阻抗匹配條件，惡化吸波效果，綜上分析選擇合適的水熱時間、退火溫度和時間具有積極有益的效果。
碳化矽纖維布的除膠過程為：將裁剪好的碳化矽纖維布放入丙酮中，在超聲波中清洗1小時然後放入烘箱中烘乾；烘乾溫度為80℃；超聲波功率為100w。
本發明的氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基結構吸波材料的製備方法，包括以下工藝步驟：
步驟1、碳化矽纖維布的除膠過程。
步驟2、氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的製備。
步驟3、氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料的製備。
其中，當所用樹脂基體是環氧樹脂、有機矽樹脂，本發明樹脂基的結構吸波材料的成型工藝為手糊成型工藝；當所用樹脂基體是聚醯亞胺樹脂、聚苯並惡唑樹脂，本發明樹脂基的結構吸波材料的成型工藝為模壓成型工藝。
本發明提供了一種集吸波和承載功能與一體，易於成型，結構簡單的氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基的結構吸波材料及其製備方法。
實施例1
本實施例是一種氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基結構吸波材料及其製備方法。所述氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體樹脂基結構吸波材料，以環氧樹脂作為基體，氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體為增強體。本實施例中氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的含量為40wt％，環氧樹脂基體的含量為60wt％。
本實施例還提出了一種製備所述氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料的方法，具體過程是：
步驟1、碳化矽纖維布除膠。將碳化矽纖維布剪裁為6片，每片的規格為45mm*45mm。將裁剪好的碳化矽纖維布放入丙酮中，在超聲波中清洗1小時然後放入烘箱中烘乾；烘乾溫度為80℃；超聲波功率為100w。
步驟2、氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的製備。除膠處理後的碳化矽纖維布浸漬到由0.03m(mol/l)的氫氧化鈉乙醇溶液和0.01m(mol/l)的乙酸鋅乙醇溶液按體積比為80:30混合得到的混合溶液中，浸漬時間5min，然後取出乾燥，獲得附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布。將100ml濃度為0.1mol/l六次甲基四胺水溶液與100ml濃度為0.1mol/l硝酸鋅水溶液混合攪拌5min，然後放入附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布，將含有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布和混合溶液的燒杯放入水浴鍋中，水浴溫度為70℃，水浴時間24h，然後關閉水浴，取出碳化矽纖維布，放入真空乾燥箱中80℃烘乾得到氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。重複此過程，製備6片氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
步驟3、氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料的製備。以環氧樹脂為樹脂基體，聚醯胺為固化劑，其中環氧樹脂：聚醯胺＝4:1。將稱量好的環氧樹脂和聚醯胺混合併攪拌均勻，得到漿料。將漿料均勻塗刷到製備好的氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的上表面和下表面，並將6片塗刷後的氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體疊放整齊，形成預製體。將所述預製體在室溫下放置2小時後放入烘箱中。將所述烘箱以3℃/min的升溫速率升溫到120℃並保溫1h，完成對氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料預製體的固化成型，得到氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料。該結構吸波材料的彎曲強度可以達到402mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是3.6ghz。
實施例2
本實施例是一種氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基結構吸波材料及其製備方法。所述氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體樹脂基結構吸波材料，以環氧樹脂作為基體，氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體為增強體。本實施例中氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的含量為50wt％，環氧樹脂基體的含量為50wt％。
本實施例還提出了一種製備所述氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料的方法，具體過程是：
步驟1、碳化矽纖維布除膠。將碳化矽纖維布剪裁為6片，每片的規格為45mm*45mm。將裁剪好的碳化矽纖維布放入丙酮中，在超聲波中清洗1小時然後放入烘箱中烘乾；烘乾溫度為80℃；超聲波功率為100w。
步驟2、氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的製備。除膠處理後的碳化矽纖維布浸漬到由0.03m(mol/l)的氫氧化鈉乙醇溶液和0.01m(mol/l)的乙酸鋅乙醇溶液按體積比為100:60混合得到的混合溶液中，浸漬時間10min，然後取出乾燥，獲得附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布。將100ml濃度為0.1mol/l六次甲基四胺水溶液與100ml濃度為0.1mol/l硝酸鋅水溶液混合攪拌5min，然後放入附著有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布，將含有氧化鋅晶種的碳化矽纖維布和混合溶液的燒杯放入水浴鍋中，水浴溫度為90℃，水浴時間10h，然後關閉水浴，取出碳化矽纖維布，放入真空乾燥箱中80℃烘乾得到氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。重複此過程，製備6片氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
步驟3、氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料的製備。以環氧樹脂為樹脂基體，聚醯胺為固化劑，其中環氧樹脂：聚醯胺＝4:1。將稱量好的環氧樹脂和聚醯胺混合併攪拌均勻，得到漿料。將漿料均勻塗刷到製備好的氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的上表面和下表面，並將6片塗刷後的氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體疊放整齊，形成預製體。將所述預製體在室溫下放置2小時後放入烘箱中。將所述烘箱以3℃/min的升溫速率升溫到120℃並保溫1h，完成對氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料預製體的固化成型，得到氧化鋅納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強環氧樹脂基的結構吸波材料。該結構吸波材料的彎曲強度可以達到490mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是4.8ghz。
實施例3
將步驟2中氫氧化鈉乙醇溶液和0.01m(mol/l)的乙酸鋅乙醇溶液按體積比為90:50混合，浸漬時間8min，水浴溫度為80℃，水浴時間15h，其它條件同實施例2。
製得的結構吸波材料的彎曲強度可以達到460mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是4.1ghz。
實施例4
本實施例是一種氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基結構吸波材料及其製備方法。所述氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體樹脂基結構吸波材料，以有機矽樹脂作為基體，氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體為增強體。本實施例中氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的含量為60wt％，有機矽樹脂基體的含量為40wt％。
本實施例還提出了一種製備所述氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料的方法，具體過程是：
步驟1、碳化矽纖維布除膠。將碳化矽纖維布剪裁為6片，每片的規格為45mm*45mm。將裁剪好的碳化矽纖維布放入丙酮中，在超聲波中清洗1小時然後放入烘箱中烘乾；烘乾溫度為80℃；超聲波功率為100w。
步驟2、氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的製備。將除膠處理後的碳化矽纖維布放入到混合均勻的硝酸鈷、氟化胺和尿素的溶液中經過水熱法製備的，其中硝酸鈷、氟化胺、尿素和水的比是2mmol:7mmol:6mmol：60ml，水熱反應溫度為100℃，水熱反應時間12h，退火處理溫度是400℃，退火時間5h。重複此過程，製備6片氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
步驟3、氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料的製備。將有機矽均勻塗刷到製備好的氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的上表面和下表面，並將6片塗刷後的氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體疊放整齊，形成預製體。將所述預製體在室溫下放置2小時後放入烘箱中。將所述烘箱以3℃/min的升溫速率升溫到150℃並保溫1h，保溫結束後繼續對烘箱以3℃/min的升溫速率升溫至180℃並保溫1h，保溫結束後繼續對烘箱以3℃/min的升溫速率升溫至280℃並保溫40min，完成對氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料預製體的固化成型，得到氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料。該結構吸波材料的彎曲強度可以達到453mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是3.2ghz。
實施例5
本實施例是一種氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基結構吸波材料及其製備方法。所述氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體樹脂基結構吸波材料，以有機矽樹脂作為基體，氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體為增強體。本實施例中氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的含量為60wt％，有機矽樹脂基體的含量為40wt％。
本實施例還提出了一種製備所述氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料的方法，具體過程是：
步驟1、碳化矽纖維布除膠。將碳化矽纖維布剪裁為6片，每片的規格為45mm*45mm。將裁剪好的碳化矽纖維布放入丙酮中，在超聲波中清洗1小時然後放入烘箱中烘乾；烘乾溫度為80℃；超聲波功率為100w。
步驟2、氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的製備。將除膠處理後的碳化矽纖維布放入到混合均勻的硝酸鈷、氟化胺和尿素的溶液中經過水熱法製備的，其中硝酸鈷、氟化胺、尿素和水的比是2mmol:10mmol:10mmol：80ml，水熱反應溫度為160℃，水熱反應時間6h，退火處理溫度是450℃，退火時間2h。重複此過程，製備6片氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
步驟3、氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料的製備。將有機矽均勻塗刷到製備好的氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的上表面和下表面，並將6片塗刷後的氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體疊放整齊，形成預製體。將所述預製體在室溫下放置2小時後放入烘箱中。將所述烘箱以3℃/min的升溫速率升溫到150℃並保溫1h，保溫結束後繼續對烘箱以3℃/min的升溫速率升溫至180℃並保溫1h，保溫結束後繼續對烘箱以3℃/min的升溫速率升溫至280℃並保溫40min，完成對氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料預製體的固化成型，得到氧化鈷納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強有機矽樹脂基的結構吸波材料。該結構吸波材料的彎曲強度可以達到446mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是4.1ghz。
實施例6
將步驟2中硝酸鈷、氟化胺、尿素和水的比例調為是2mmol:9mmol:7mmol：70ml，水熱反應溫度為130℃，水熱反應時間9h，退火處理溫度是420℃，退火時間3.5h，其它條件同實施例5。
製得的結構吸波材料的彎曲強度可以達到449mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是3.8ghz。
實施例7
本實施例是一種氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基結構吸波材料及其製備方法。所述氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體樹脂基結構吸波材料，以聚醯亞胺樹脂作為基體，氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體為增強體。本實施例中氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的含量為60wt％，聚醯亞胺樹脂基體的含量為40wt％。
本實施例還提出了一種製備所述氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強聚醯亞胺樹脂基的結構吸波材料的方法，具體過程是：
步驟1、碳化矽纖維布除膠。將碳化矽纖維布剪裁為6片，每片的規格為45mm*45mm。將裁剪好的碳化矽纖維布放入丙酮中，在超聲波中清洗1小時然後放入烘箱中烘乾；烘乾溫度為80℃；超聲波功率為100w。
步驟2、氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的製備。除膠處理後的碳化矽纖維布浸漬到含有0.1wt％鈦酸四丁酯的乙醇溶液中，提拉出來後乾燥，提拉速度為0.1mm/s，乾燥溫度為80℃，將乾燥後的碳化矽纖維布放入到氬氣氣氛爐中進行退火處理，退火溫度400℃，退火時間60min，獲得附著有氧化鈦晶種的碳化矽纖維布。將附著有氧化鈦晶種的碳化矽纖維布放入到配製好的混合溶液中，然後一起放入到水熱反應釜中進行水熱反應，混合溶液由37wt％的濃鹽酸10ml，丁酮14ml和鈦酸四丁酯1ml組成，水熱反應溫度為160℃，水熱反應時間120min，反應結束後取出烘乾。重複此過程，製備6片氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
步驟3、氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強聚醯亞胺樹脂基的結構吸波材料的製備。將聚醯胺酸(聚醯亞胺固含量為40％)均勻塗刷在烘乾後的每片氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的上表面和下表面。將塗刷的6片氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體疊放整齊，得到預製件。將所述預製件放入真空烘箱內，對真空烘箱抽真空－保壓－卸壓以對碳化矽纖維布浸漬，具體是，對所述真空烘箱抽真空至0.08mpa並保持10min，以排除預製件中的氣泡。保壓結束後，真空烘箱恢復至常壓狀態。重複所述抽真空－保壓－卸壓過程3～5次，得到充分浸漬的纖維布。本實施例中，真空烘箱抽真空－保壓－卸壓過程重複3次。將經過浸漬後的6層氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體放入模具中。將模具置於液壓機上，對模具進行升溫和加壓。製備過程為：模具以5℃/min的升溫速度從室溫開始升溫,升溫至240℃保溫2小時；繼續對模具以3℃/min的升溫速率升溫至300℃，當模具升溫至300℃時，通過液壓機對模具施加15mpa的壓力並保溫30min。保溫結束後在保持壓力的同時繼續以3℃/min的升溫速率升溫至370℃，保溫保壓1小時。保溫保壓結束後卸去壓力，待模具冷卻至室溫，將試樣取出完成氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強聚醯亞胺樹脂基的結構吸波材料的製備。該結構吸波材料的彎曲強度可以達到608mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是6.7ghz。
實施例8
本實施例是一種氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強樹脂基結構吸波材料及其製備方法。所述氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體樹脂基結構吸波材料，以聚苯並惡唑樹脂作為基體，氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體為增強體。本實施例中氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的含量為60wt％，聚苯並惡唑樹脂基體的含量為40wt％。
本實施例還提出了一種製備所述氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強聚醯亞胺樹脂基的結構吸波材料的方法，具體過程是：
步驟1、碳化矽纖維布除膠。將碳化矽纖維布剪裁為6片，每片的規格為45mm*45mm。將裁剪好的碳化矽纖維布放入丙酮中，在超聲波中清洗1小時然後放入烘箱中烘乾；烘乾溫度為80℃；超聲波功率為100w。
步驟2、氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的製備。將除膠處理後的碳化矽纖維布浸漬到含有0.4wt％鈦酸四丁酯的乙醇溶液中，提拉出來後乾燥，提拉速度為1mm/s，乾燥溫度為80℃，將乾燥後的碳化矽纖維布放入到氬氣氣氛爐中進行退火處理，退火溫度450℃，退火時間30min，獲得附著有氧化鈦晶種的碳化矽纖維布。將附著有氧化鈦晶種的碳化矽纖維布放入到配製好的混合溶液中，然後一起放入到水熱反應釜中進行水熱反應，混合溶液由37wt％的濃鹽酸14ml，丁酮14ml和鈦酸四丁酯5ml組成，水熱反應溫度為220℃，水熱反應時間30min，反應結束後取出烘乾。重複此過程，製備6片氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體。
步驟3、氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強聚苯並惡唑樹脂基的結構吸波材料的製備。將聚苯並惡唑均勻塗刷在烘乾後的每片氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體的上表面和下表面。將塗刷的6片氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體疊放整齊，得到預製件。將預製體放入模具中。將模具置於液壓機上，對模具進行升溫和加壓。製備過程為：模具以5℃/min的升溫速度從室溫開始升溫,當模具升溫至120℃時，通過液壓機對模具施加5mpa的壓力並保溫30min。繼續對模具以5℃/min的升溫速率升溫至180℃，保溫保壓1小時。保溫保壓結束後卸去壓力，待模具冷卻至室溫，將試樣取出完成氧化鈦納米線-碳化矽纖維多尺度增強體增強聚苯並惡唑樹脂基的結構吸波材料的製備。該結構吸波材料的彎曲強度可以達到403mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是5.8ghz。
實施例9
將步驟2中除膠處理後的碳化矽纖維布浸漬到含有0.2wt％鈦酸四丁酯的乙醇溶液中，提拉速度為0.5mm/s，退火溫度420℃，退火時間45min；附著有氧化鈦晶種的碳化矽纖維布放入由37wt％的濃鹽酸12ml，丁酮10ml和鈦酸四丁酯3ml組成的混合溶液中，水熱反應溫度為200℃，水熱反應時間60min，其它條件同實施例8。
製得的結構吸波材料的彎曲強度可以達到501mpa，8ghz-18ghz頻率區間內反射率低於-5db的帶寬是6.3ghz。
圖1和圖2分別代表不同工藝製備的複合材料，吸收帶寬(-10db)分別可以達到4.2ghz和3.4ghz，說明通過製備不同氧化物納米線-碳化矽纖維多尺度增強體，可以獲得不同的吸波性能的樹脂基結構吸波材料。