一种基于VARI工艺的镀镍织物吸波材料及其制备方法和应用

本发明涉及复合材料，特别是涉及一种基于vari工艺的镀镍织物吸波材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在近年来的科研成果中，吸波材料在力学性能上常表现出韧性、硬度和强度不足，难以承受复杂环境中的应力挑战；在吸波性能上，存在吸收频带窄、吸收性能低以及易脱落等问题，同时，吸波机制相对单一，难以满足多样化电磁波的吸收需求；此外，应用范围受限，如形状适应性差和便携性不足，进一步阻碍了其在更多领域的推广。因此，改进现有吸波材料的技术瓶颈是亟待解决的问题。

2、而结构型吸波复合材料的设计和制备能够实现对多个频段的电磁波吸收。对于吸波材料，选用新型吸波剂和从结构形态和组织制备多层吸波复合材料已成为提高吸波效果和拓宽吸波带宽的关键途径。其中磁性金属吸波剂具有较高的饱和磁化强度和较强的磁损耗能力，对电磁波的吸收能力较强，且价格低廉、易制备，因而在微波吸收领域应用十分广泛。磁损耗主要通过磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗等磁极化机制来吸收、衰减电磁波。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于vari工艺(真空辅助树脂注入工艺)的镀镍织物吸波材料及其制备方法和应用，以环氧树脂为基体，玻璃纤维织物和单向碳纤维(ud)布织物为增强材料，通过化学镀镍法在织物上形成均匀致密的镍合金镀层，以镀镍织物/ep作为吸波体，通过vari工艺最终得到兼具吸波性能和力学性能的多层吸波板材，以解决上述现有技术存在的问题，同时为新型吸波材料的发现及隐身技术的发展提供了良好基础。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种镀镍织物基吸波复合材料的制备方法，步骤包括：

4、以玻璃纤维(gfs)/环氧树脂(ep)为表面透波层，以镀镍织物/ep为中间吸波层，以碳纤维ud布(udcfs)/ep为底板反射层，采用vari工艺制备得到所述镀镍织物基吸波复合材料；

5、所述镀镍织物通过将预处理的织物经粗化处理和超声活化后进行镀镍处理得到。

6、进一步的，所述织物为平纹棉织物。

7、进一步的，所述预处理的织物是通过将织物置于乙醇中浸泡后取出，经超声处理、烘干制备得到。

8、预处理工序是为了除去织物中的杂质和油脂。

9、优选的，所述浸泡的时间为15min；超声处理的时间为40min，功率为150w；所述烘干的温度为60℃，时间为2h。

10、进一步的，所述粗化处理为在60℃条件下将预处理的织物在粗化液中浸渍10min得到粗化织物。

11、优选的，所述粗化液由32g过硫酸铵、16ml浓硫酸(浓度为98％)和150ml水混合均匀制备得到。

12、进一步的，所述超声活化为在80℃条件下将粗化织物在含有硫酸镍和次亚磷酸钠的活化液中超声活化60min得到活化织物。

13、优选的，所述活化液中硫酸镍的浓度为15g/l，一水合次亚磷酸钠的浓度为10g/l。

14、活化液的溶剂为水。

15、进一步的，所述镀镍处理为将活化织物置于镀液中，调整镀液的ph值为5，在90℃条件下镀覆1h得到镀镍织物。

16、优选的，所述镀液通过将niso4·6h2o、nah2po2·h2o、c6h5na3o7和ch3coona溶于水中制备得到，其中，niso4·6h2o、nah2po2·h2o、c6h5na3o7、ch3coona和水的质量比为4:3:1:1:11。

17、进一步的，所述透波层的层数为5～15；所述吸波层的层数为3；所述反射层的层数为3～8。

18、本发明以织物为柔性基体，对于开发质轻、可穿戴且隐身性能优良的结构功能一体化柔性复合材料具有重要意义，其中，镍合金兼具轻量化和稳定性特点，提高了单位质量的吸波能力，符合吸波材料的发展趋势，玻璃纤维和碳纤维ud布具有良好的机械性能，有助于吸波材料与其他材料间的界面结合，实现更好的负载传递和应力分布，提升复合材料的整体性能，在雷达吸波材料方面，选用新型吸波剂和设计多层复合结构已成为提高吸波效果和拓宽吸波带宽的关键途径。

19、本发明技术方案之二：提供一种由上述制备方法制得的镀镍织物基吸波复合材料。

20、本发明技术方案之三：提供一种上述镀镍织物基吸波复合材料作为吸波材料在吸收、衰减电磁波中的应用。

21、本发明技术方案之四：提供一种力学性能和吸波性能可控的复合材料，以gfs/ep为表面透波层，以镀镍织物/ep为中间吸波层，以udcfs/ep为底板反射层，采用vari工艺制备得到所述镀镍织物基吸波复合材料；通过调控gfs、udcfs层数和/或材料的厚度得到具有不同吸波性能和机械性能的复合材料。

22、本发明公开了以下技术效果：

23、本发明采用化学镀金属法无需外部电源，通过催化溶解水溶液中的金属离子将金属材料沉积到纤维表面。该方法制备得到的镀层具有优异的均匀性和化学特性，不仅能延长金属材料的使用寿命，还能显著增强其耐磨性。

24、vari技术使用合成纤维(如玻璃纤维、碳纤维)制造高性能复合材料，该工艺树脂填充均匀、加工过程中对环境友好、能够实现复杂形状的制造。

25、与磁性金属氧化物相比，磁性金属合金作为吸波材料具有更优异的吸波性能、更宽的频带吸收能力和更高的高温稳定性。金属合金的高电导率和磁导率能更有效地吸收和衰减电磁波。此外，金属合金在高温环境下仍能保持稳定的吸波性能，而且还具有更好的机械性能和耐腐蚀性，应用范围广泛。

26、织物是制备吸波材料中常用的柔性基体，其在吸波剂的分散和性能提升方面具有显著优势。将吸波剂均匀分散于织物基体中，不仅赋予材料优良的吸波特性，还保持其轻质和柔韧性，使其能够贴合复杂表面，适用于多种应用场景。此外，织物易于加工和裁剪，可根据需求设计成不同形状和尺寸，以满足各种特殊要求。以织物为柔性基体，对开发质轻、易穿戴且隐身性能优良的结构功能一体化柔性聚合物基复合材料具有重要意义。

27、本发明通过调整udcfs和gfs的层数以及材料的厚度，可以实现具有不同吸波性能和机械性能的复合材料，即本发明制备得到的是一种力学性能和吸波性能可控的复合材料，可以根据实际使用需求调整其性能。

技术特征：

1.一种镀镍织物基吸波复合材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述织物为平纹棉织物；所述预处理的织物是通过将织物置于乙醇中浸泡后取出，经超声处理、烘干制备得到。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粗化处理为在60℃条件下将预处理的织物在粗化液中浸渍10min得到粗化织物；所述超声活化为在80℃条件下将粗化织物在含有硫酸镍和次亚磷酸钠的活化液中超声活化60min得到活化织物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粗化液由32g过硫酸铵、16ml浓硫酸和150ml水混合均匀制备得到；所述活化液中硫酸镍的浓度为15g/l，一水合次亚磷酸钠的浓度为10g/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镀镍处理为将活化织物置于镀液中，调整镀液的ph值为5，在90℃条件下镀覆1h得到镀镍织物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述镀液通过将niso4·6h2o、nah2po2·h2o、c6h5na3o7和ch3coona溶于水中制备得到，其中，niso4·6h2o、nah2po2·h2o、c6h5na3o7、ch3coona和水的质量比为4:3:1:1:11。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透波层的层数为5～15；所述吸波层的层数为3；所述反射层的层数为3～8。

8.一种如权利要求1～7任一项所述制备方法制得的镀镍织物基吸波复合材料。

9.一种如权利要求8所述的镀镍织物基吸波复合材料作为吸波材料在吸收、衰减电磁波中的应用。

10.一种力学性能和吸波性能可控的复合材料，其特征在于，以gfs/ep为表面透波层，以镀镍织物/ep为中间吸波层，以udcfs/ep为底板反射层，采用vari工艺制备得到所述镀镍织物基吸波复合材料；通过调控gfs、udcfs层数和/或材料的厚度得到具有不同吸波性能和机械性能的复合材料。

技术总结
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种基于VARI工艺的镀镍织物吸波材料及其制备方法和应用。本发明以玻璃纤维(GFs)/环氧树脂(EP)为表面透波层，以镀镍织物/EP为中间吸波层，以碳纤维UD布(UDCFs)/EP为底板反射层，采用VARI工艺制备得到镀镍织物基吸波复合材料；其中，镀镍织物通过将预处理的织物经粗化处理和超声活化后进行镀镍处理得到。本发明通过调整UDCFs和GFs的层数以及材料的厚度，可以实现具有不同吸波性能和机械性能的复合材料，以满足各种特殊要求。以织物为柔性基体，对开发质轻、易穿戴且隐身性能优良的结构功能一体化柔性聚合物基复合材料具有重要意义。

技术研发人员：魏赛男,马意智,孙路宁,伍滨,刘军,李向红
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5