本发明涉及造纸、隐身材料及电子通信，具体为一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸及其制备方法。
背景技术：
1、在现代信息化战争中，为了应对雷达对军事装备如飞机、舰船的侦察、探测，提高武器装备的生存、突防以及纵深打击能力，因而实现武器装备的隐身化是关键。降低雷达波探测信号是实现武器高隐身性能的重点。对于被探测方，只有降低雷达散射截面才能缩短雷达探测距离。而要实现雷达散射截面的缩减，主要依靠外形隐身技术和吸波材料技术。其中过多的外形设计会影响飞行器的机动性，同时也增加了相关部件的制备和维修难度。解决这一矛盾问题的关键在于应用吸波材料。吸波材料指的是可以吸收、衰减入射的电磁波，并使电磁能转换成热能或其他形式的能量消耗掉或使电磁波因干涉而消失的一类功能材料。
2、目前，隐身飞机上所用的吸波材料主要是采用吸波涂层，将吸波剂粉体作为填料分散在基体材料(通常是高分子树脂、橡胶等)中，并涂覆在金属基板表面，起到吸收电磁波的作用。但是金属基板密度大，增加了设备的重量，此外，还存在价格昂贵、易氧化、易腐蚀、柔性差、吸波性能差、使用不便等缺点，所以急需一种质量轻、造价低、抗腐蚀、柔性好同时具有优异吸波性能的材料。微波吸收复合材料应运而生，它利用多组分材料的配合来提升其微波吸收性能以及实现结构轻量化等其他综合性能。
3、碳纤维具有良好的电磁屏蔽性能，并且碳纤维具备优异的电、热传导性，阻燃性能良好，热膨胀系数极低、低辐射线吸收性等一系列优点，使得碳纤维成为吸波的热门材料之一。将碳纤维通过湿法成形工艺制备成纸基材料，有望开发出宽频段、低反射、可结构设计的碳纤维基吸波材料。然而，单一的碳纤维表现出较差的微波吸收能力，主要表现为吸收频段较窄、反射率较高以及难以实现复杂结构设计等。
技术实现思路
1、针对现有技术中单一碳纤维微波吸收能力较差的问题，本发明提供一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸及其制备方法。
2、本发明是通过以下技术方案来实现：
3、一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，包括以下步骤：
4、s1，对芳纶沉析纤维进行浸泡润胀预处理，获得预处理芳纶沉析纤维a；
5、s2，配浆碳纤维、芳纶短切纤维和预处理芳纶沉析纤维a，制成混杂浆料a；
6、s3，疏解混杂浆料a，并将疏解后的混杂浆料a制成湿纸页b；
7、s4，湿纸页b依次经冷压处理和真空热干燥处理，获得复合碳纤维纸c；
8、s5，将复合碳纤维纸c在碳化硅晶须的酚醛树脂浸渍液d中进行浸渍，获得湿碳纤维吸波原纸e；
9、s6，湿碳纤维吸波原纸e经高温干燥处理获得含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸。
10、优选的，s1中，所述芳纶沉析纤维为间位芳纶沉析纤维，平均纤维宽度为14～16μm，细小纤维含量为10％～12％。
11、优选的，s1中，预处理的具体步骤为：将芳纶沉析纤维撕成0.4～0.7cm2小片，之后在去离子水中浸泡5～8h，之后在4500～5500rpm下进行预疏解。
12、优选的，s2中，所述碳纤维为聚丙烯腈(pan)短切碳纤维，其纤维直径为6～8μm，长度为2～7mm，拉伸强度≥3500mpa，拉伸模量≥230gpa，密度为1.6～1.8g/cm3，电阻率为1.0-1.6ω·cm；所述芳纶短切纤维采用的是对位芳纶短切纤维，且碳纤维、芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维的绝干纤维比例为(9～8)：(8～6)：(3～1)。
13、优选的，s3中，疏解时，转数为20000～25000转。
14、优选的，s4中，冷压处理时，压力为3.8～4.2mpa，压榨时间为5～8min；真空热干燥处理时，真空度为0.08～0.09mpa，温度为102～107℃，干燥时间为10～15min。
15、优选的，s5中，碳化硅晶须的酚醛树脂浸渍液d的制备步骤如下：取酚醛树脂粉末与无水乙醇溶液制成酚醛树脂溶液，然后将碳化硅晶须加入到酚醛树脂溶液中，即可获得碳化硅晶须的酚醛树脂浸渍液d；其中，碳化硅晶须与酚醛树脂溶液的质量比为1：100，酚醛树脂溶液的固含量为5％。
16、优选的，s5中，浸渍前，将浸渍液d在密封条件下搅拌25～35min；浸渍时，碳纤维原纸在浸渍液中浸渍10～15s，拿出来后放在铁网上晾3～5min，然后再放入浸渍液中浸渍，重复以上操作3～5次，获得湿碳纤维吸波原纸e。
17、优选的，s6中，高温干燥处理时，温度为90～95℃，时间为6～8h。
18、一种根据所述的含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法所获得的产品
19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20、本发明一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法以对位芳纶短切纤维为支撑骨架，以间位芳纶沉析纤维为辅助成形和粘结组分，通过湿法成形工艺制备成碳纤维原纸；后将sic晶须涂层引入到碳纤维原纸中，得到含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸，使其兼备优异吸波性能的同时，又具备轻质特性。
21、本发明优选聚丙烯腈(pan)碳纤维作为吸波核心纤维，该纤维由聚丙烯腈基原丝经历氧化、稳定化、碳化和石墨化这四个热解制成，具有优异的拉伸模量和强度、尺寸稳定性、热稳定性，同时，高导电和导热、耐化学性。将聚丙烯腈碳纤维用于本技术的湿法成纸，一方面，有利于构建三维多孔导电网络，创造电磁波多重反射损耗作用机制的条件；另一方面，聚丙烯腈碳纤维拥有较强的介电损耗能力，由其制备的碳纤维纸具有轻质、高强的性质，可应用于隐形战机减轻飞机重量，提高承载能力。
22、其次，本发明引入含纳孔碳化硅晶须作为吸波增强组分，相比未添加碳化硅晶须的碳纤维原纸，本技术制备的碳纤维吸波纸可借助碳化硅结构中的纳孔结构、偶极子可取向极化和介电可调性，展现处更高的在吸波性能，原理在于碳化硅含量调控不仅可满足阻抗匹配，提高纸张电磁波衰减能力，大幅提高其介电损耗能力，同时，还可提高耐高温、抗腐蚀性能。碳化硅是一种电介质型吸波材料，它可以依靠介电极化损耗来消耗电磁波能量，碳化硅(sic)具有质量密度低、化学惰性大、热稳定性好等优点，是一种宽禁带半导体，而且具有较高的热导率和电子迁移率，被广泛应用于半导体电子元器件当中，尤其是高温元器件，也是目前研究中最热门的陶瓷基材料之一。此外，在吸波方面，sic具有良好的吸波性能，是重要的吸波材料，相较于聚合物吸波材料，sic具有耐高温的特性，可应用于高温吸波方面。本发明通过将sic与碳纤维结合可以有效提高碳纤维纸对电磁波的介电损耗能力，形成具有优异吸波性能的吸波材料。
23、本发明引入了高柔韧的对位芳纶短切纤维作为强度粘结支撑骨架，加入后可有效提升纸张的柔韧度，在保持强度前提下有利于碳纤维吸波纸加工成蜂窝结构材料特别是利于开发更小规格的的碳纤维蜂窝结构材料，可以拓展在军工领域应用潜力。
24、本发明引入芳纶沉析作为辅助分散和增强组分，通过芳纶沉析纤维良好的分散性以及表面丰富的细小纤维，一方面提高浆料分散，提升纸张匀度，另一方面，实现机械互锁和交织粘合。在不影响纸基材料密度的情况下，可大幅度提升匀度、强度以及改善介电性质。
25、本发明引入芳纶纤维，其与碳纤维共同抄造而成的复合纸基材料不仅具有强度高、耐磨、耐化学腐蚀等，而且还具有良好的绝缘性和导热性，以及优异的耐高温性能。这些特性使得所发明的吸波材料可以应对较为复杂的应用环境。
26、本发明的碳纤维原纸所采用的成形方式为湿法成形，它可以实现复杂形状的成型，并且能够制造出具有高精度和良好表面质量的产品。此外，湿法成形还可以较好地控制产品的性能，如密度、强度等。
27、浸渍工艺相比于纸张传统加填工艺，有利于碳化硅晶须的留着，避免了造纸其他工艺对碳化硅晶须的留着产生影响、造成碳化硅晶须流失，降低了流送成本，提高了成形效率，有利于企业的规模化生产。
28、由于纸基材料相比于其他材料具有良好的柔韧性和形状易性，丰富了它的应用场景，而且有利于加工成结构型吸波材料，比如蜂窝夹层结构，从而成为集结构与功能于一体的新型材料。
1.一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s1中，所述芳纶沉析纤维为间位芳纶沉析纤维，平均纤维宽度为14～16μm，细小纤维含量为10％～12％。
3.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s1中，预处理的局部步骤为：将芳纶沉析纤维撕成0.4～0.7cm2小片，之后在去离子水中浸泡5～8h，之后在4500～5500rpm下进行预疏解。
4.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s2中，所述碳纤维为聚丙烯腈短切碳纤维，其纤维直径为6～8μm，长度为2～7mm；所述芳纶短切纤维采用的是对位芳纶短切纤维，且碳纤维、芳纶沉析纤维和芳纶短切纤维的绝干纤维比例为(9～8)：(8～6)：(3～1)。
5.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s3中，疏解时，转数为20000～25000转。
6.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s4中，冷压处理时，压力为3.8～4.2mpa，压榨时间为5～8min；真空热干燥处理时，真空度为0.08～0.09mpa，温度为102～107℃，干燥时间为10～15min。
7.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s5中，碳化硅晶须的酚醛树脂浸渍液d的制备步骤如下：取酚醛树脂粉末与无水乙醇溶液制成酚醛树脂溶液，然后将碳化硅晶须加入到酚醛树脂溶液中，即可获得碳化硅晶须的酚醛树脂浸渍液d；其中，碳化硅晶须与酚醛树脂溶液的质量比为1：100，酚醛树脂溶液的固含量为5％。
8.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s5中，浸渍前，将浸渍液d在密封条件下搅拌25～35min；浸渍时，碳纤维原纸在浸渍液中浸渍10～15s，拿出来后放在铁网上晾3～5min，然后再放入浸渍液中浸渍，重复以上操作3～5次，获得湿碳纤维吸波原纸e。
9.根据权利要求1所述的一种含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法，其特征在于，s5中，高温干燥处理时，温度为90～95℃，时间为6～8h。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的含纳孔碳化硅晶须涂层的碳纤维吸波原纸制备方法所获得的产品。
