CN113185750A - 一种微波介质材料及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波介质材料及其制备方法、应用，所述微波介质材料为向发泡材料中掺杂添加剂发泡成型，然后对进行辐照处理获得，制备方法包括以下步骤：S1、将发泡材料进行预发泡处理获得珠料，将珠料分成不同粒度的多组；S2、每组珠料单独掺加添加剂充分混发，再次发泡成型；S3、对发泡成型的材料进行辐照处理获得微波介质材料。本发明通过选用合适的发泡主料以及添加剂，同时控制辐照射线的能量密度及照射角度，实现介电常数的精确可控，并且正切角损耗极大降低。
Description
技术领域
本发明涉及微波介质材料技术领域，具体涉及一种微波介质材料及其制备方法、应用。
背景技术
随着通信技术、导航技术、雷达抗干扰等技术的快速发展，各种应用对微波介质提出了更为严格的要求。大容量的通信***需要更宽的频带，需要介电常数精确可控且均匀的介质基板、微波介质体；微波器件及介质天线还需要更低损耗的微波介质体；同时需要结构强度更高、环境适应性更优的微波介质。
传统的微波介质存在介电常数固化，不易精确控制生产，同时在高频电磁波存在较大的正切角损耗。因此，迫切需要一种能够实现介电常数精确可控、正切角损耗极低的微波介质来满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波介质材料，该微波介质材料具有较低的介电常数误差、较低的介电常数均匀性误差和较低的介质正切角损耗。
此外，本发明还提供上述微波介质材料的制备方法、应用。
本发明通过下述技术方案实现：
一种微波介质材料，所述微波介质材料为向发泡材料中掺杂添加剂发泡成型，然后对进行辐照处理获得。
本发明所述微波介质材料是基于辐照改性技术，结合传统发泡或3D打印等技术手段，3D打印技术和传统发泡工艺相同，目的是实现不同介电常数的微波介质体成型，再进行辐照改性，该微波介质材料具有较低的介电常数误差、较低的介电常数均匀性误差和较低的介质正切角损耗，能够满足各种应用场景的迫切需要。
并且，利用辐照射线与物质相互作用引起初成型介质材料内部发生的电离、激发等效应，使初成型介质材料结构或状态发生变化。使辐照射线与初成型介质材料作用后发生电离时形成的离子对、自由基、电子或处于激发态的长链分子等活泼基团或粒子发生一系列反应，形成新的化学键，使高聚物分子链间产生交联，由二维结构转化为三位立体网络结构，极大提升初成型介质材料的耐温性、抗老化性、抗开裂和阻燃性，同时介质材料稳定性能寿命大大延长，同时其结构性能也得到加强。
试验证明，本发明所述微波介质材料能够达到以下效果：
制备成品介电常数误差：＜±1％
制备成品介电常数均匀性误差：＜±0.5％
介质正切角损耗：＜5×10-4。
进一步地，为了进一步实现电常数的精确可控，并且正切角损耗极大降低，发泡材料为聚苯乙烯、聚丙烯塑料或聚氨酯中；添加剂至少包括铝银粉和二氧化硅中的一种；当铝银粉和二氧化硅混合使用时，铝银粉和二氧化硅的用量根据微波介质材料不同设计的介电常数配比不同的比例；辐照处理时控制辐照射线的能量密度根据微波介质材料不同的结构特性如厚度、重量、外形等，以及辐照后需要产生的结构改性，采用不同的照射剂量。以Coγ射线为例，通常连续辐照2小时，剂量为100～10000kGy，照射角度为均匀照射。
本发明通过选用合适的发泡主料以及添加剂，同时控制辐照射线的能量密度及照射角度，实现介电常数的精确可控，并且正切角损耗极大降低。
进一步地，辐照处理时采用的辐照源包括γ辐照装置、电子束加速器或高强度紫外。
进一步地，辐照处理时采用的辐照源的形式包括单板源、双板源或柱状源。
一种微波介质材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将发泡材料进行预发泡处理获得珠料，将珠料分成不同粒度的多组；
S2、每组珠料单独掺加添加剂充分混发，再次发泡成型；
S3、对发泡成型的材料进行辐照处理获得微波介质材料。
本发明通过对珠料进行分组处理，将珠料分成不同粒度的多组，预发泡后产生多组不同粒度的珠料，每组不同粒度的珠料根据设计需要的介电常数再混合添加剂再次发泡成型，目的是通过粒度不同的珠料和不同配比的添加剂，实现不同的介电常数微波介质。
一种微波介质材料在制备微波器件、介质天线中的应用。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明基于辐照改性技术，结合传统发泡或3D打印等技术手段，制备介电常数精确可控、极低正切角损耗的微波介质材料，满足各种应用场景的迫切需要。
2、本发明通过选用合适的发泡主料以及添加剂，同时控制辐照射线的能量密度及照射角度，实现介电常数的精确可控，并且正切角损耗极大降低。。
3、本发明通过对珠料进行分组处理，将珠料分成不同粒度的多组，预发泡后产生多组不同粒度的珠料，每组不同粒度的珠料根据设计需要的介电常数再混合添加剂再次发泡成型，目的是通过粒度不同的珠料和不同配比的添加剂，实现不同的介电常数微波介质。
4、本发明所制备的微波介质材料具有优异的耐温性、抗老化性、抗开裂和阻燃性，同时微波介质材料的稳定性和结构性能均较好，能使其寿命大大延长。
5、本发明能够解决目前通信、导航、雷达等多个应用中对微波介质的迫切需要，包括但不限于微波高频介质基板、微波腔减速介质基体、龙伯透镜天线等多种微波介质应用场景。解决了传统微波介质介电常数固化不易调整，正切角损耗大等问题，极大提升***效能。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种微波介质材料，其所述微波介质材料为向发泡材料中掺杂添加剂发泡成型，然后对进行辐照处理获得。
在本实施例中，如图1所示，所述微波介质材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚苯乙烯、聚丙烯塑料或聚氨酯为聚苯乙烯进行预发泡处理获得珠料，将珠料分成不同粒度的多组；
S2、选择120g粒径为1.4mm～1.5mm的珠料，选取铝银粉作为添加剂，按照珠料10％重量添加铝银粉充分混发，再次发泡成型；
S3、对发泡成型的材料进行辐照处理获得微波介质材料：
所述辐照处理时采用采用Coγ射线作为辐照源，采用连续2小时照射，照射剂量300kGy，照射角度为均匀照射。
实施例2：
本实施例基于实施例1，与实施例1的区别在于，发泡材料、添加剂和辐照条件不同，具体地：
在本实施例中，所述微波介质材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚苯乙烯、聚丙烯塑料或聚氨酯为聚苯乙烯进行预发泡处理获得珠料，将珠料分成不同粒度的多组；
S2、选择600g粒径为1.1mm～1.2mm的珠料，选取铝银粉作为添加剂，按照珠料7％重量添加铝银粉充分混发，再次发泡成型；
S3、对发泡成型的材料进行辐照处理获得微波介质材料：
所述辐照处理时采用Coγ射线作为辐照源，采用连续2小时照射，照射剂量1800kGy，照射角度为均匀照射。
实施例3：
本实施例基于实施例1，与实施例1的区别在于，发泡材料、添加剂和辐照条件不同，具体地：
在本实施例中，所述微波介质材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚苯乙烯、聚丙烯塑料或聚氨酯聚苯乙烯进行预发泡处理获得珠料，将珠料分成不同粒度的多组；
S2、选择120g粒径为0.9mm～1.0mm的珠料，选取铝银粉作为添加剂，按照珠料5％重量添加铝银粉充分混发，再次发泡成型；
S3、对发泡成型的材料进行辐照处理获得微波介质材料：
所述辐照处理时采用Coγ射线作为辐照源，采用连续2小时照射，照射剂量1000kGy，照射角度为均匀照射。
对比例1：
本对比例基于实施例1，与实施例1的区别在于，发泡材料不同，具体地：
发泡材料为Pa1010尼龙。
对比例2：
本对比例基于实施例1，与实施例1的区别在于，添加剂不同，具体地：
添加剂为PVC聚氯乙烯塑胶颗粒。
对比例3：
本对比例基于实施例1，与实施例1的区别在于，辐照条件不同，具体地：
辐照剂量为10000kGy。
本实施例1-实施例3、对比例1-实施例3所制备的微波介质材料进行性能测试，包括介电常数误差测试、介电常数均匀性误差测试、介质正切角损耗、耐温性、抗老化性、抗开裂和阻燃性测试。
测试结果如表1所示：
表1
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种微波介质材料，其特征在于，所述微波介质材料为向发泡材料中掺杂添加剂发泡成型，然后对进行辐照处理获得。
2.根据权利要求1所述的一种微波介质材料，其特征在于，所述发泡材料为聚苯乙烯、聚丙烯塑料或聚氨酯中。
3.根据权利要求1所述的一种微波介质材料，其特征在于，所述添加剂至少包括铝银粉和二氧化硅中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种微波介质材料，其特征在于，所述辐照处理时控制辐照射线的照射角度为均匀照射。
5.根据权利要求1所述的一种微波介质材料，其特征在于，所述辐照处理时采用的辐照源包括γ辐照装置、电子束加速器或高强度紫外。
6.根据权利要求1所述的一种微波介质材料，其特征在于，所述辐照处理时采用的辐照源的形式包括单板源、双板源或柱状源。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种微波介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将发泡材料进行预发泡处理获得珠料，将珠料分成不同粒度的多组；
S2、每组珠料单独掺加添加剂充分混发，再次发泡成型；
S3、对发泡成型的材料进行辐照处理获得微波介质材料。
8.如权利要求1-6任一项所述的一种微波介质材料在制备微波器件、介质天线中的应用。
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