KR102621975B1 - Ceramic composite for Radar absorbing at high temperature and the manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 개시는 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 이를 저피탐 목적의 비행체에 적용하는 것에 관한 것이다. 본 개시에 따른 세라믹 복합체 및 그 제조방법은 SiC계 직물을 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 함침하여 제조되며, 고온에서도 유전물성을 유지하면서도 비행 목적의 강도나 경량의 기계적 물성을 만족하는 복합체를 제조할 수 있다.The present disclosure relates to a ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves and a method of manufacturing the same, and more specifically, to its application to an aircraft for low observable purposes. The ceramic composite and its manufacturing method according to the present disclosure are manufactured by impregnating SiC-based fabric with a polysiloxane resin having a reactive group, and can manufacture a composite that satisfies the mechanical properties of strength and lightness for flight purposes while maintaining dielectric properties even at high temperatures. there is.
Description
본 개시는 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 세라믹 복합체를 저피탐 목적의 비행체에 적용하는 것에 관한 것이다.The present disclosure relates to a ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves and a method of manufacturing the same, and to applying the ceramic composite to an aircraft for low observable purposes.
무기체계가 발전하면서, 스텔스 전투기와 같은 저피탐 비행체가 많은 주목을 받고 있으며 이에 따라 다양한 연구개발이 이루어지고 있다. 스텔스 기술의 핵심은 적이 송출하는 레이더 신호를 흡수하거나 산란하는 구조재로 비행체를 구성하여 적의 탐지망을 회피하는 것에 있다.As weapon systems develop, low-observable aircraft such as stealth fighters are receiving a lot of attention, and various research and development efforts are being conducted accordingly. The core of stealth technology is to evade the enemy's detection network by constructing the aircraft with structural materials that absorb or scatter radar signals transmitted by the enemy.
스텔스 기술은 초기의 형상설계 및 전자기파 산란 형상 설계에서 발전하여, 레이더 흡수 물질을 이용한 형상설계, 전자기파 흡수 도료를 비행체 표면을 코팅하거나, 절연 폴리머와 자성 및 비자성의 혼합 충진제를 이용하는 방식으로 발전해왔다.Stealth technology has evolved from the initial shape design and electromagnetic wave scattering shape design to shape design using radar absorbing materials, coating the surface of the aircraft with electromagnetic wave absorbing paint, or using insulating polymer and mixed magnetic and non-magnetic fillers.
스텔스 비행체에서 활용하는 레이더 흡수 구조재(RAS) 경우, 기존에는 상온용 유리섬유 강화 고분자 복합재를 전자기파 흡수 구조물로서 비행체에 적용하였으나, 200도 내지 300도의 온도에서 유전물성을 상실하여 전파흡수능을 잃게 되는 단점이 존재한다. 이로 인하여 고온에서도 유전물성을 유지하는 전파흡수 구조재의 연구 개발이 이루어지게 되었고, 상기 고온 전파흡수 구조재는 비행체에 적용되는 것이기 때문에 동시에 기계적 구조성을 유지하는 경량 소재여야만 한다는 기술적 어려움이 존재하는 실정이다.In the case of radar absorbing structural material (RAS) used in stealth aircraft, room temperature glass fiber reinforced polymer composites were previously applied to the aircraft as an electromagnetic wave absorbing structure, but the disadvantage is that the dielectric properties are lost at a temperature of 200 to 300 degrees and the ability to absorb radio waves is lost. This exists. This has led to research and development of radio wave absorbing structural materials that maintain dielectric properties even at high temperatures. Since the high temperature radio wave absorbing structural materials are applied to aircraft, there is a technical difficulty in that they must be lightweight materials that maintain mechanical structural properties at the same time. am.
고온 전파흡수용 구조재는 특히 고온의 가스 환경에 노출되는 비행체의 엔진 배기 부위 같은 경우에 그 필요성이 더욱 두드러지며, 이에 적합한 소재로 최근에는 세라믹 섬유로 강화된 내열성 복합재에 대해서 연구가 활발하게 이루어지고 있다.The need for structural materials for absorbing high-temperature radio waves is especially evident in cases such as engine exhaust areas of airplanes that are exposed to high-temperature gas environments. Recently, research has been actively conducted on heat-resistant composites reinforced with ceramic fibers as a suitable material for this purpose. there is.
본 개시는 고온에서도 유전물성을 유지하면서도 비행 목적의 강도나 경량의 기계적 물성을 만족하는 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present disclosure seeks to provide a ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves that maintains dielectric properties even at high temperatures and satisfies mechanical properties such as strength and lightness for flight purposes and a method of manufacturing the same.
상세하게는, 저피탐 목적을 가지는 비행체의 배기부위와 같은 곳에서 구조재로 적용될 수 있도록 고온에서의 우수한 전파흡수능과 향상된 기계적 특성을 갖춘 세라믹 복합체 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In detail, the aim is to provide a ceramic composite with excellent radio wave absorption ability at high temperature and improved mechanical properties so that it can be applied as a structural material in places such as the exhaust area of an aircraft with a low observable purpose, and a method of manufacturing the same.
또한 본 개시의 세라믹 복합체 및 그 제조방법을 비행체의 구조물로 적용하여 우수한 저피탐 능력을 갖춘 스텔스 비행체를 제공하고자 한다.In addition, the aim is to provide a stealth aircraft with excellent low-observability capabilities by applying the ceramic composite and its manufacturing method of the present disclosure to the structure of an aircraft.
본 개시에 따른 세라믹 복합체는 고온 전파흡수용 세라믹 복합체로서, 상기 복합체는 반응기를 가지는 폴리실록산 수지로 함침된 SiC계 직물 프리프레그를 성형하여 제조되며, 상기 SiC계 직물은 Si, O, C, Zr를 원소로 포함하는 직물인, 세라믹 복합체이다.The ceramic composite according to the present disclosure is a ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves. The composite is manufactured by molding a SiC-based fabric prepreg impregnated with a polysiloxane resin having a reactive group, and the SiC-based fabric contains Si, O, C, and Zr. It is a ceramic composite, a fabric containing elements.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 그 수지 100vol%에 대하여 SiC 필러가 1내지 49vol%으로 포함된 것일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the polysiloxane resin having the reactive group may contain 1 to 49 vol% of SiC filler based on 100 vol% of the resin.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기 폴리실록산 수지의 반응기는 불포화기를 포함하는 것일 수 있으며, 상기 불포화기는 비닐기, 알릴기 또는 아크릴레이트기 중 하나 또는 둘 이상 선택되는 것일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the reactive group of the polysiloxane resin may include an unsaturated group, and the unsaturated group may be selected from one or more of a vinyl group, an allyl group, or an acrylate group.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기 SiC계 직물은 표면에 보론나이트라이드 코팅층을 포함한 것일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the SiC-based fabric may include a boron nitride coating layer on the surface.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기 보론나이트라이드 코팅층을 포함한 SiC계 직물 프리프레그로 제조된 세라믹 복합체는, 인장강도가 50 내지 150Mpa이며 10GHz에서의 복소 유전율의 실수부가 5 내지 35, 허수부가 2 내지 20일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the ceramic composite made of SiC-based fabric prepreg including the boron nitride coating layer has a tensile strength of 50 to 150 Mpa, a real part of the complex permittivity at 10 GHz of 5 to 35, and an imaginary part of 2. It can be from 20 to 20.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기 세라믹 복합체는 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 것일 수 있으며, 상기 추가 함침 과정의 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는, SiC필러를 포함하지 않는 것일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the ceramic composite may be further subjected to a process of additional impregnation and heat treatment with a polysiloxane resin having a reactive group one or more times, and the polysiloxane resin having a reactive group in the additional impregnation process is a SiC filler. It may not include .
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행한 세라믹 복합체는, SiC계 직물의 표면에 보론나이트라이드 코팅층을 포함한 것일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the ceramic composite in which the process of additional impregnation and heat treatment with a polysiloxane resin having a reactive group is further performed one or more times may include a boron nitride coating layer on the surface of the SiC-based fabric.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 백금계 촉매를 포함하는 것일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the polysiloxane resin having the reactive group may include a platinum-based catalyst.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기 함침된 SiC계 직물 프리프레그는 2 이상의 복수개가 적층되어 가압 및 가열하여 성형된 것일 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, two or more impregnated SiC-based fabric prepregs may be stacked and molded by pressing and heating.
본 개시에 따른 세라믹 복합체에 있어서, 상기와 같은 세라믹 복합체는, 밀도가 1.5 내지 3g/cc일 수 있으며; 인장강도는 50 내지 150Mpa, 일 수 있으며; 전파흡수능을 나타내는 주파수는 8GHz 내지 13GHz에서 -10dB 이하의 전파흡수능을 가질 수 있다.In the ceramic composite according to the present disclosure, the ceramic composite as described above may have a density of 1.5 to 3 g/cc; Tensile strength may be 50 to 150Mpa; The frequency indicating the radio wave absorption ability may have a radio wave absorption ability of -10 dB or less in the range of 8 GHz to 13 GHz.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법은, (A) 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 Si, O, C, Zr를 원소로 포함하는 SiC계 직물을 함침하여 프리프레그를 제조하는 단계; (B) 상기 SiC계 직물 프리프레그를 2 이상의 복수개로 적층하고 가압 및 가열하여 성형물을 제조하는 단계;를 포함하는 것이다.The method for manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure includes the steps of (A) impregnating a polysiloxane resin having a reactive group with a SiC-based fabric containing Si, O, C, and Zr as elements to prepare a prepreg; (B) laminating two or more of the SiC-based fabric prepregs and pressurizing and heating them to produce a molded product.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법에 있어서, 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 그 수지 100vol%에 대하여 SiC 필러가 1내지 49vol%로 포함된 것일 수 있다.In the method of manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure, the polysiloxane resin having the reactive group may contain 1 to 49 vol% of SiC filler based on 100 vol% of the resin.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법에 있어서,상기 폴리실록산 수지의 반응기는 불포화기를 포함한 것일 수 있으며, 상기 불포화기는 비닐기, 알릴기 또는 아크릴레이트기 중 하나 또는 둘 이상 선택되는 것 일 수 있다.In the method of manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure, the reactive group of the polysiloxane resin may include an unsaturated group, and the unsaturated group may be selected from one or two or more of a vinyl group, an allyl group, or an acrylate group. there is.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법에 있어서, (A)단계 이전에 상기 SiC계 직물의 표면에 보론나이트라이드 코팅을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다. In the method of manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure, the step of applying a boron nitride coating to the surface of the SiC-based fabric may be further included before step (A).
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법에 있어서, (B)단계 이후에 상기 성형물을 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있으며, 상기 추가 함침 과정의 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 SiC필러를 포함하지 않는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure, after step (B), the step of additionally impregnating and heat-treating the molded product in a polysiloxane resin having a reactive group at least once is further included. The polysiloxane resin having a reactive group in the additional impregnation process may not contain a SiC filler.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법에 있어서, (B)단계 이후에 상기 성형물을 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 단계를 추가로 포함하고 (A)단계 이전에 상기 SiC계 직물의 표면에 보론나이트라이드 코팅을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.In the method of manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure, after step (B), the step of additionally impregnating and heat-treating the molded product in a polysiloxane resin having a reactive group one or more times ( It may further include the step of applying a boron nitride coating to the surface of the SiC-based fabric before step A).
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법에 있어서, 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 백금계 촉매를 포함하는 것일 수 있다.In the method for manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure, the polysiloxane resin having the reactive group may include a platinum-based catalyst.
본 개시에 따른 비행체 구조물은 상기와 같은 고온 전파흡수용 세라믹 복합체를 포함할 수 있다.The aircraft structure according to the present disclosure may include a ceramic composite for absorbing high temperature radio waves as described above.
본 개시에 따른 비행체 구조물은 상기와 같은 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법을 포함하여 제조될 수 있다.The aircraft structure according to the present disclosure can be manufactured using the above-described method of manufacturing a ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 및 그 제조방법을 통해, 종래보다 기계적 특성이 향상되면서도 전파흡수능이 우수한 저피탐 소재를 제공할 수 있다.Through the ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves and its manufacturing method according to the present disclosure, it is possible to provide a low-observable material with improved mechanical properties and excellent radio wave absorption ability compared to the prior art.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체를 스텔스 비행체에 적용하여, 엔진의 배기구와 같은 초고온의 조건에서도 효과적으로 전파를 흡수하여 적의 탐지망을 회피하는 스텔스 비행체를 제공할 수 있다.By applying the ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves according to the present disclosure to a stealth vehicle, it is possible to provide a stealth vehicle that effectively absorbs radio waves even under ultra-high temperature conditions, such as in the exhaust port of an engine, and avoids an enemy's detection net.
도1은 평가예3의 복소 유전율 실수부 결과 그래프이다.
도2은 평가예3의 복소 유전율 허수부 결과 그래프이다.
도3은 평가예3의 유전 손실 결과 그래프이다.
도4는 평가예3의 전파흡수능 결과 그래프이다.Figure 1 is a graph of the complex permittivity real part result of Evaluation Example 3.
Figure 2 is a graph of the complex permittivity imaginary part result of Evaluation Example 3.
Figure 3 is a graph of the dielectric loss results of Evaluation Example 3.
Figure 4 is a graph of the radio wave absorption ability results of Evaluation Example 3.
이하 본 개시의 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the ceramic composite for absorbing high-temperature radio waves and its manufacturing method of the present disclosure will be described in detail.
본 개시에서 사용되는 용어는 본 발명의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가질 수 있다.The terms used in this disclosure are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function of the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a technician working in the related field, the emergence of new technology, etc. Unless otherwise defined, the technical and scientific terms used may have meanings commonly understood by those skilled in the art in the technical field to which this invention belongs.
본 개시 및 첨부된 특허청구범위에서 “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 배제하는 것은 아니다.In the present disclosure and the appended claims, terms such as “include” or “have” mean the presence of features or components described in the specification, and, unless specifically limited, one or more other features or This does not exclude the possibility of additional components.
본 개시 및 첨부된 특허청구범위에서 사용하는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.As used in this disclosure and the appended claims, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates the singular. Additionally, plural expressions include singular expressions, unless the context clearly specifies plural expressions.
또한, 본 개시에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 개시에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.In addition, the numerical range used in the present disclosure includes the lower limit and the upper limit and all values within the range, the increments logically derived from the shape and width of the defined range, all doubly defined values, and the upper limit of the numerical range defined in different forms. and all possible combinations of the lower bounds. Unless otherwise specified in the present disclosure, values outside the numerical range that may occur due to experimental error or rounding of values are also included in the defined numerical range.
본 개시 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 정도의 용어 "약" 등은 허용오차가 존재할 때 허용오차를 포괄하는 의미로 사용된 것이다.The term "about" or the like used in the present disclosure and appended claims is used to encompass tolerance when tolerance exists.
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체는, 반응기를 가지는 폴리실록산 수지로 함침된 SiC계 직물 프리프레그를 성형하여 제조되며, 상기 SiC계 직물은 Si, O, C, Zr를 원소로 포함하는 직물이다.The ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure is manufactured by molding a SiC-based fabric prepreg impregnated with a polysiloxane resin having a reactive group, and the SiC-based fabric is a fabric containing Si, O, C, and Zr as elements. .
본 개시에 따른 고온 전파흡수용 세라믹 복합체 제조방법은, (A) 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 Si, O, C, Zr를 원소로 포함하는 SiC계 직물을 함침하여 SiC계 직물 프리프레그를 제조하는 단계; (B) 상기 SiC계 직물 프리프레그를 2 이상의 복수개로 적층하고 가압 및 가열하여 성형하여 성형물을 제조하는 단계를 포함한다.The method for manufacturing a ceramic composite for high-temperature radio wave absorption according to the present disclosure includes the steps of (A) impregnating a SiC-based fabric containing Si, O, C, and Zr as elements into a polysiloxane resin having a reactive group to produce a SiC-based fabric prepreg; ; (B) It includes the step of laminating two or more SiC-based fabric prepregs and forming them by pressing and heating to produce a molded product.
일 개시에 의하면, 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는, 그 수지 100vol%에 대하여 SiC 필러가 1내지 49vol%으로 포함된 것일 수 있다.According to one disclosure, the polysiloxane resin having the reactive group may contain 1 to 49 vol% of SiC filler based on 100 vol% of the resin.
상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 700℃의 고온에서도 우수한 내산화성을 가지기 때문에 SiC계 직물을 함침하는 프리프레그 수지로 적합하며, 상기 폴리실록산 수지에 SiC 필러를 첨가함으로써 세라믹 복합체를 성형할 때의 높은 밀도를 달성할 수 있다. 하기의 표1과 같이 1 내지 49vol%의 SiC 필러를 포함하는 폴리실록산 수지를 사용함으로써, 공정 적합도 및 유전물성에서 적절한 세라믹 복합체의 제작이 가능하다. 제작한 고온 전파흡수용 세라믹 복합체의 복소 유전율 실수부는 11.70 내지 30.78 및 허수부는 2.83 내지 18.78의 값을 갖는다. 특별히 이에 제한하는 것은 아니지만, 가장 좋게는 1 내지 20vol%의 SiC 필러를 포함하는 폴리실록산 수지를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.The polysiloxane resin having the reactive group has excellent oxidation resistance even at a high temperature of 700°C, so it is suitable as a prepreg resin for impregnating SiC-based fabrics. By adding a SiC filler to the polysiloxane resin, high density when forming a ceramic composite is achieved. It can be achieved. By using a polysiloxane resin containing 1 to 49 vol% of SiC filler as shown in Table 1 below, it is possible to manufacture a ceramic composite appropriate for process suitability and dielectric properties. The real part of the complex dielectric constant of the fabricated ceramic composite for absorbing high temperature radio waves has a value of 11.70 to 30.78, and the imaginary part has a value of 2.83 to 18.78. Although not particularly limited thereto, it may be preferable to use a polysiloxane resin containing 1 to 20 vol% of SiC filler.
세라믹 복합체 유전물성For absorbing high temperature radio waves
Ceramic composite dielectric properties
일 개시에 의하면, 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지의 반응기는 불포화기를 포함하는 것일 수 있으며, 일예로는 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기일 수 있다.According to one disclosure, the reactive group of the polysiloxane resin having the reactive group may include an unsaturated group, and examples may include a vinyl group, an allyl group, and an acrylate group.
일 개시에 의하면, 상기 세라믹 복합체의 SiC계 직물은 표면에 보론나이트라이드 코팅층을 포함한 것일 수 있으며, 상기 세라믹 복합체의 제조방법으로 (A)단계 이전에 상기 SiC계 직물의 표면에 보론나이트라이드 코팅을 도포하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.According to one disclosure, the SiC-based fabric of the ceramic composite may include a boron nitride coating layer on the surface, and in the manufacturing method of the ceramic composite, a boron nitride coating is applied to the surface of the SiC-based fabric before step (A). It may additionally include an application step.
일 개시에 의하면, 상기 보론나이트라이드 코팅층을 포함한 SiC계 직물 프리프레그로 제조된 세라믹 복합체는, 인장강도가 50 내지 150Mpa이며 10GHz에서의 복소 유전율의 실수부가 5 내지 35, 허수부가 2 내지 20일 수 있다.According to one disclosure, the ceramic composite made of SiC-based fabric prepreg including the boron nitride coating layer may have a tensile strength of 50 to 150 Mpa, a real part of the complex permittivity at 10 GHz may be 5 to 35, and an imaginary part may be 2 to 20. there is.
상기 보론나이트라이드 코팅은 보론나이트라이드가 코팅되는 한에서는 그 코팅방법을 제한하지 않지만 일 예를 들면 습식 코팅으로 Boric Acid와 Urea의 B와 N을 몰비가 1:1로 혼합한 코팅용액을 사용하며 질소분위기에서 가열하여 SiC계 직물을 코팅할 수 있다. 상기 보론나이트라이드 코팅을 PyC(pyrocarbon) 코팅과 비교하면, PyC 코팅을 SiC계 직물 표면에 도포한 세라믹 복합체는 인장강도가 174 MPa 이상으로 증가하지만, 복소 유전율 실수부와 허수부도 109와 144로 각각 증가한다. 이러한 PyC 코팅 세라믹 복합체의 전파흡수능은 10GHz 부근에서 -1.4dB로 열화되어 전파흡수목적을 만족하지 못하게 된다. 반면에 보론나이트라이드 코팅을 SiC계 직물 표면에 도포한 세라믹 복합체는, 인장강도가 향상되면서도 전파흡수성에 유리한 유전물성 유지하고 주파수에 대한 의존성이 낮아 전파흡수능이 요구되는 비행체의 구조물로 활용되기에 바람직하다.The boron nitride coating is not limited to the coating method as long as boron nitride is coated, but for example, wet coating uses a coating solution in which Boric Acid and B and N of Urea are mixed at a molar ratio of 1:1 and nitrogen is used. SiC-based fabrics can be coated by heating in an atmosphere. Comparing the boron nitride coating with the PyC (pyrocarbon) coating, the tensile strength of the ceramic composite with the PyC coating applied to the SiC-based fabric surface increases to over 174 MPa, but the real and imaginary parts of the complex dielectric constant are also 109 and 144, respectively. increases. The radio wave absorption ability of this PyC-coated ceramic composite deteriorates to -1.4 dB around 10 GHz, making it unable to satisfy the radio wave absorption purpose. On the other hand, a ceramic composite in which a boron nitride coating is applied to the surface of a SiC-based fabric has improved tensile strength while maintaining dielectric properties favorable for radio wave absorption and has low dependence on frequency, making it desirable to be used as a structure for aircraft that requires radio wave absorption ability. do.
일 개시에 의하면, 상기 세라믹 복합체는 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 것일 수 있다. 즉, 상기 세라믹 복합체의 제조방법으로 (B)단계 이후에 상기 성형물을 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.According to one disclosure, the ceramic composite may be subjected to additional impregnation and heat treatment with polysiloxane resin having a reactive group one or more times. That is, the method for manufacturing the ceramic composite may further include the step of additionally impregnating and heat treating the molded product with a polysiloxane resin having a reactive group one or more times after step (B).
더불어 일 개시에 의하면, 본 개시의 추가 함침 및 열처리 과정에서의 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 SiC필러를 포함하지 않는 것일 수 있다. 상기의 SiC계 직물 프리프레그를 적층하여 성형된 세라믹 복합체의 경우에는, 밀도화가 필요할 수 있다. 따라서 상기의 추가 함침 및 열처리 과정(PIP과정)을 1회 이상 수행함으로써, 세라믹 복합체의 유전물성을 유지하면서도 밀도와 강도를 증가시킬 수 있다. PIP 과정의 반복 횟수가 증가할수록 세라믹 복합체의 밀도 및 유전상수가 증가하게 되는데, 이 때의 인장강도는 섬유의 특성이 결정하는 바가 크기에 유사하지만, 굴곡강도의 경우 밀도가 증가함에 따라 증가하게 된다.In addition, according to one disclosure, the polysiloxane resin having a reactive group in the additional impregnation and heat treatment process of the present disclosure may not include a SiC filler. In the case of a ceramic composite formed by laminating the above SiC-based fabric prepreg, densification may be necessary. Therefore, by performing the above additional impregnation and heat treatment process (PIP process) one or more times, density and strength can be increased while maintaining the dielectric properties of the ceramic composite. As the number of repetitions of the PIP process increases, the density and dielectric constant of the ceramic composite increase. The tensile strength at this time is determined by the characteristics of the fiber and is similar in size, but the flexural strength increases as the density increases. .
따라서 본 개시의 유전물성을 만족하면서도 목표하는 기계적 물성을 달성하는 범위 내에서, 추가 함침 및 열처리 과정의 반복 횟수를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 이에 본 개시의 물성을 달성하는 바에 있어서 제한하는 것은 아니지만, 상기의 추가 함침 및 열처리 과정은 1회 내지 5회 반복하여 이루어지는 것이 적절할 수 있다.Therefore, it may be desirable to minimize the number of repetitions of the additional impregnation and heat treatment process within the range of achieving the target mechanical properties while satisfying the dielectric properties of the present disclosure. Accordingly, although there is no limitation in achieving the physical properties of the present disclosure, it may be appropriate to repeat the above additional impregnation and heat treatment process 1 to 5 times.
상기와 같이 추가 함침 및 열처리 과정을 통하여 세라믹 복합체의 기계적인 특성을 향상시킴으로써, 저피탐 비행체 및 고온에서의 전파흡수능을 필요로 하는 구조물의 형태에 맞춰 본 개시의 세라믹 복합체를 적절하게 변형시켜 형태를 조절할 수 있게 된다.By improving the mechanical properties of the ceramic composite through the additional impregnation and heat treatment process as described above, the ceramic composite of the present disclosure is appropriately modified to suit the shape of a low-observable aircraft and a structure requiring radio wave absorption ability at high temperatures. You can control it.
일 개시에 의하면, 본 개시의 세라믹 복합체는 상기 SiC계 직물은 표면에 보론나이트라이드 코팅층을 포함하며 더불어 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 세라믹 복합체를 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 것일 수 있다.According to one disclosure, in the ceramic composite of the present disclosure, the SiC-based fabric includes a boron nitride coating layer on the surface, and the process of additionally impregnating and heat treating the ceramic composite in a polysiloxane resin having a reactive group may be performed one or more times. there is.
또한 일 개시에 의하면, 상기 세라믹 복합체의 제조방법은 (A)단계 이전에 상기 SiC계 직물의 표면에 보론나이트라이드 코팅을 도포하는 단계를 포함하며, 더불어 (B)단계 이후에 상기 성형물을 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, according to one disclosure, the method of manufacturing the ceramic composite includes applying a boron nitride coating to the surface of the SiC-based fabric before step (A), and in addition, after step (B), the molded product is placed in a reactor. The eggplant may include the step of performing additional impregnation and heat treatment with polysiloxane resin one or more times.
일 개시에 의하면, 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 백금계 촉매를 포함하는 것일 수 있다. 백금계 촉매를 사용함으로써 유전물성의 변화 없이 경화도를 증가시키면서도 성형시간 단축 및 성형온도를 낮출 수 있다. 일 예로는 백금계 촉매가 없을 때 폴리실록산 수지의 경화가 200 내지 400℃ 사이에서 이루어진다면, 촉매 하에서는 90 내지 200℃ 사이에서 경화가 이루어질 수 있으며 250℃에서 3시간 동안 폴리실록산 수지를 경화한 경우, 백금계 촉매가 없을 때는 약 70%의 수준으로 경화되지만, 촉매 하에서는 100% 수준의 경화가 이루어질 수 있다.According to one disclosure, the polysiloxane resin having the reactive group may include a platinum-based catalyst. By using a platinum-based catalyst, the molding time can be shortened and the molding temperature can be lowered while increasing the degree of cure without changing the dielectric properties. For example, if curing of the polysiloxane resin occurs between 200 and 400°C in the absence of a platinum-based catalyst, curing may occur between 90 and 200°C in the presence of a catalyst, and when the polysiloxane resin is cured at 250°C for 3 hours, platinum In the absence of a catalyst, curing is achieved at a level of about 70%, but in the presence of a catalyst, curing can be achieved at a level of 100%.
따라서 상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 백금계 촉매를 포함함으로써 본 개시의 성형과정이 오토클레이브에서 이루어지더라도, 오토클레이브의 성형 가능 최대 온도인 250℃ 내에서 SiC계 직물 프리프레그가 완전한 경화되도록 할 수 있다.Therefore, by including a platinum-based catalyst in the polysiloxane resin having the above-mentioned reactive group, even if the molding process of the present disclosure is performed in an autoclave, the SiC-based fabric prepreg can be completely cured within 250°C, the maximum molding temperature of the autoclave. there is.
반응기를 포함하는 폴리실록산 수지를 SiC계 직물에 도포하여 함침한 후 경화되지 않는 조건으로 건조한 뒤, 상기 SiC계 직물 프리프레그를 적층하는 것일 수 있다. 일 개시에 의하면, 상기 함침된 SiC계 직물 프리프레그는 2 이상의 복수개가 적층되어 가압 및 가열하여 성형된 것일 수 있다. 상기 가압 및 가열을 통한 성형과정은 당업계에서 사용되는 통상적인 방법을 활용하여 이루어질 수 있으며, 일예로는 Hot-press 또는 Autoclave 공정으로 이루어질 수 있다. 또한 성형된 세라믹 복합체를 자연냉각한 뒤 질소 분위기의 진공에서 고온으로 가열함으로써, 폴리실록산을 SiOC(silicon oxycarbide)로의 세라믹 전환이 이루어지게 하는 과정을 포함할 수 있다.A polysiloxane resin containing a reactive group may be applied and impregnated on a SiC-based fabric, dried under non-curing conditions, and then laminated with the SiC-based fabric prepreg. According to one disclosure, the impregnated SiC-based fabric prepreg may be formed by stacking two or more pieces and pressing and heating. The molding process through pressurization and heating can be performed using a typical method used in the industry, and for example, it can be performed through a hot-press or autoclave process. It may also include a process of naturally cooling the molded ceramic composite and then heating it to a high temperature in a vacuum under a nitrogen atmosphere, thereby converting polysiloxane into silicon oxycarbide (SiOC).
일 개시에 의하면, 본 개시에 따라 제조된 세라믹 복합체는, 밀도가 1.5 내지 3g/cc일 수 있으며; 인장강도는 50 내지 150Mpa일 수 있으며; 전파흡수능을 나타내는 주파수는 8GHz 내지 13GHz에서 -10dB 이하의 전파흡수능을 가지는 것일 수 있다. 일 예로는 세라믹 복합체가 10GHz에서 -14dB 값에 해당하는 우수한 전파흡수능을 나타낼 수 있다.According to one disclosure, the ceramic composite manufactured according to the present disclosure may have a density of 1.5 to 3 g/cc; Tensile strength may be 50 to 150 Mpa; The frequency indicating the radio wave absorption ability may be one having a radio wave absorption ability of -10 dB or less in the range of 8 GHz to 13 GHz. For example, a ceramic composite can exhibit excellent radio wave absorption ability equivalent to -14dB at 10GHz.
일 개시에 의하면, 비행체 구조물이 본 개시에 따른 세라믹 복합체를 포함할 수 있다. 또한 비행체 구조물이 본 개시에 따른 세라믹 복합체의 제조방법을 포함하여 제조될 수 있다. 본 개시의 세라믹 복합체 및 그 제조방법은 고온에서도 우수한 전파흡수능을 가지기 때문에, 일 예로는 저피탐 비행체의 배기구와 같이 고온에 노출되는 환경에서 전파를 흡수하는 구조재로 적용될 수 있다.According to one disclosure, an aircraft structure may include a ceramic composite according to the present disclosure. Additionally, an aircraft structure can be manufactured using the method for manufacturing a ceramic composite according to the present disclosure. Since the ceramic composite of the present disclosure and its manufacturing method have excellent radio wave absorption ability even at high temperatures, it can be applied as a structural material that absorbs radio waves in environments exposed to high temperatures, such as the exhaust port of a low-observable aircraft.
이하 하기의 구체적인 실시예를 통해 본 개시를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail through the following specific examples.
(실시예1)(Example 1)
20 vol% 이하 수준으로 SiC filler가 포함된 Vinylmethylpoly(siloxane) 수지(SL-290, starfire)에 Platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyl-disiloxane complex 촉매(0.2wt% 백금 포함)를 1wt%로 첨가한 슬러리를 혼합한 뒤, 사이징제를 제거한 Si, Zr, C, O를 포함하는 탄화규소(SiC) 직물(평직 직조, 270 g/m2)에 이를 도포하였다.Platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetramethyl-disiloxane complex catalyst (0.2%) on vinylmethylpoly(siloxane) resin (SL-290, starfire) containing SiC filler at a level of 20 vol% or less. A slurry containing platinum (wt% platinum) was added at 1 wt% and then applied to a silicon carbide (SiC) fabric (plain weave, 270 g/m 2 ) containing Si, Zr, C, and O from which the sizing agent was removed. did.
그 후 슬러리가 도포된 직물을 오븐에서 80℃로 2분 동안 건조하여 수지가 약 40% 함침된 프리프레그를 제조한 뒤, 15장의 프리프레그를 적층하고 hot-press 장비를 사용하여 성형하였다. 성형은 100 ℃로 승온하여 15분 유지한 뒤 5MPa의 압력을 가하며 180 ℃로 승온하여 2시간 동안 유지하여 이루어졌다.Afterwards, the slurry-coated fabric was dried in an oven at 80°C for 2 minutes to prepare a prepreg impregnated with about 40% of the resin. Then, 15 sheets of prepreg were stacked and molded using hot-press equipment. Molding was accomplished by raising the temperature to 100°C and holding it for 15 minutes, then applying a pressure of 5MPa, raising the temperature to 180°C and holding it for 2 hours.
성형 후 자연냉각한 뒤 진공 퍼니스(vacuum furnace)에 투입하여 질소(N2) 분위기 하에서 약 1℃/min의 승온 속도로 850℃까지 가열하여 1시간 동안 유지하여 SiCf/SiOC 복합체 제조를 완료하였다.After molding, it was naturally cooled, placed in a vacuum furnace, heated to 850°C at a temperature increase rate of about 1°C/min under a nitrogen (N 2 ) atmosphere, and maintained for 1 hour to complete the production of SiC f /SiOC composite. .
제조된 SiCf/SiOC 복합체를 Vinylmethylpoly(siloxane) 수지(SPR-212, starfire)에 투입하고 진공 상태로 70분 및 대기압 상태에서 30분 유지하여 함침한 뒤 함침된 상기 복합체를, 질소 분위기의 진공 퍼니스로 옮기고, 이어서 약 1 ℃/min의 승온속도로 850 ℃까지 가열한 후 1시간 동안 열처리하는 PIP 과정을 1회 시행하였다.The prepared SiC f /SiOC composite was put into vinylmethylpoly(siloxane) resin (SPR-212, starfire) and impregnated by maintaining it in vacuum for 70 minutes and atmospheric pressure for 30 minutes, and then the impregnated composite was placed in a vacuum furnace in a nitrogen atmosphere. Transferred to , and then the PIP process was performed once by heating to 850°C at a temperature increase rate of about 1°C/min and then heat treating for 1 hour.
(실시예2)(Example 2)
PIP과정을 2회 반복한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as Example 1, except that the PIP process was repeated twice.
(실시예3)(Example 3)
PIP과정을 3회 반복한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as Example 1, except that the PIP process was repeated three times.
(실시예4)(Example 4)
PIP과정을 5회 반복한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as Example 1, except that the PIP process was repeated 5 times.
(실시예5)(Example 5)
사이징제를 제거한 Si, Zr, C, O를 포함하는 탄화규소(SiC) 직물 표면에 BN(보론나이트라이드) 코팅층을 형성한 뒤, 슬러리를 도포한 것을 제외하고는 실시예3과 동일하게 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 3, except that a BN (boron nitride) coating layer was formed on the surface of a silicon carbide (SiC) fabric containing Si, Zr, C, and O from which the sizing agent was removed, and then the slurry was applied. .
BN 코팅요액은 붕산(boric acid, 순도 99.5%, 덕산화학)과 요소(urea, 순도 99%, 덕산화학)를 B와 N의 몰비를 1:1로 하여 2M의 농도가 되도록 메탄올 및 증류수와 혼합한 뒤, 50℃의 온도에서 요소를 완전히 용해시켜 제조하였다.BN coating solution is made by mixing boric acid (99.5% purity, Deoksan Chemical) and urea (urea, 99% purity, Deoksan Chemical) with methanol and distilled water to achieve a concentration of 2M with a molar ratio of B and N of 1:1. Then, it was prepared by completely dissolving the urea at a temperature of 50°C.
상기 코팅용액에 15분 동안 직물을 침지하고 상온에서 건조시킨 뒤, 질소(N2) 96%와 수소(H2) 4% 혼합가스 분위기의 진공퍼니스에서 1300 ℃로 20시간 동안 열처리하여 BN코팅층이 형성하였다.The fabric was immersed in the coating solution for 15 minutes, dried at room temperature, and then heat-treated at 1300°C for 20 hours in a vacuum furnace in a mixed gas atmosphere of 96% nitrogen (N 2 ) and 4% hydrogen (H 2 ) to form a BN coating layer. formed.
(실시예6)(Example 6)
프리프레그를 적층한 후 Hot-press 대신에 Autoclave 공법을 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 SiCf/SiOC 복합체를 제조하였다.After stacking the prepreg, a SiC f /SiOC composite was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the autoclave method was applied instead of hot-press.
Autoclave 과정은 먼저 적층된 프리프레그의 상하면에 이형필름(Release Film)을 놓아주고, 브리더(Breather)로 덮어준 뒤 배깅필름(Bagging Film)을 사용하여 진공백 작업을 완료하였다. 이후 Autoclave에 진공백 작업한 프리프레그 적층물을 투입하고, 80 ℃로 승온하여 15분 유지한 뒤 0.5 MPa의 압력을 가하며 140 ℃로 승온하여 90분 동안 유지하였다.In the autoclave process, a release film was first placed on the top and bottom of the laminated prepreg, covered with a breather, and vacuum bagging was completed using a bagging film. Afterwards, the vacuum-baked prepreg laminate was placed in the autoclave, the temperature was raised to 80 °C and maintained for 15 minutes, and then a pressure of 0.5 MPa was applied, the temperature was raised to 140 °C and maintained for 90 minutes.
하기의 평가예들에서 실시예들의 평가를 진행하였다.The examples were evaluated in the following evaluation examples.
평가예 1내지 2에서의 인장시험, 굴곡시험, 유전물성 측정을 위하여 실시예들에서 제작한 SiCf/SiOC 복합체로 인장시편, 굴곡시편및 도파관 시편은 모두 diamond saw로 형상 가공 후 연삭기로 평면을 가공하는 방식으로 제작한 뒤 시험하였다. 먼저 인장시험은 ASTM C1275, 굴곡시험은 ASTM C1161에 따라 3점 굽힘모드로 진행하였으며 만능재료시험기(INSTRON 5882) 장비를 사용하였다. 인장시편과 굴곡시편의 밀도는 KS L ISO 18754의 기하학적 부피 밀도 결정 밥법에 따라 시편의 부피와 무게를 확인하여 계산한 값이다. 유전율은 도파관 시편을 제작하여 Keysight PNA N5222B VNA(Vector Network Analyzer)와 측정 소프트웨어인 N1500A를 사용하여 측정하였다. 주파수 10 GHz에서의 복소 유전율 실수부, 허수부, 유전손실을 확인하였다.For the tensile test, bending test, and dielectric property measurement in Evaluation Examples 1 and 2, the SiC f /SiOC composite produced in the Examples, the tensile specimen, bending specimen, and waveguide specimen were all shaped with a diamond saw and then flattened with a grinder. It was produced by processing and then tested. First, the tensile test was conducted in three-point bending mode according to ASTM C1275 and ASTM C1161, and the universal testing machine (INSTRON 5882) was used. The density of the tensile and flexural specimens is calculated by checking the volume and weight of the specimen according to the geometric bulk density determination method of KS L ISO 18754. The dielectric constant was measured by manufacturing a waveguide specimen and using Keysight PNA N5222B VNA (Vector Network Analyzer) and measurement software N1500A. The complex permittivity real part, imaginary part, and dielectric loss at a frequency of 10 GHz were confirmed.
(평가예1)(Evaluation Example 1)
먼저 상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 세라믹 복합체의 인장시험, 굴곡시험, 유전물성을 평가한 결과를 하기의 표2에서 나타냈다. 그 결과 PIP의 반복횟수가 증가함에 따라서 복합체의 밀도가 증가하고 복소 유전율의 실수부가 소폭 상승하였지만 유전물성이 유지되는 결과를 나타냈다. 이로부터 PIP 공정으로 복합체의 밀도화를 이뤄 비행 목적의 기계적 물성을 달성하면서도, 전파흡수능을 유지하는 우수한 고온 전파흡수용 세라믹 복합체가 본 개시에 의해 제조되는 것을 확인할 수 있었다.First, the results of evaluating the tensile test, bending test, and dielectric properties of the ceramic composites prepared in Examples 1 to 4 are shown in Table 2 below. As a result, as the number of repetitions of PIP increased, the density of the composite increased and the real part of the complex dielectric constant slightly increased, but the dielectric properties were maintained. From this, it was confirmed that an excellent high-temperature radio wave absorption ceramic composite that maintains radio wave absorption ability while achieving mechanical properties for flight purposes by densifying the composite through the PIP process was manufactured by the present disclosure.
반복
횟수PIP
repeat
number
(g/cc)density
(g/cc)
(MPa)robbery
(MPa)
(g/cc)density
(g/cc)
(MPa)robbery
(MPa)
(평가예2)(Evaluation Example 2)
상기 실시예3, 실시예5에서 제조한 세라믹 복합체의 인장시험 및 유전 물성을 평가한 결과를 하기의 표3에서 나타냈다. BN코팅을 제외하고는 실시예3과 동일하게 제조된 실시예5의 경우, BN코팅 된 SiC 직물로부터 제조된 복합체의 인장강도가 확연하게 높아지는 결과를 나타냈다. 또한 실시예5는 복소 유전율 실수부값이 조금 상승하였으나 큰 차이가 없어 기존의 유전물성을 유지하는 결과를 나타냈다. 이로부터 BN코팅을 통하여 기계적 물성을 달성하면서도, 전파흡수능을 유지하는 우수한 고온 전파흡수용 세라믹 복합체가 본 개시에 의해 제조되는 것을 확인할 수 있었다.The results of tensile testing and dielectric property evaluation of the ceramic composites prepared in Examples 3 and 5 are shown in Table 3 below. In the case of Example 5, which was manufactured in the same manner as Example 3 except for the BN coating, the tensile strength of the composite manufactured from the BN-coated SiC fabric was significantly increased. In addition, in Example 5, the complex dielectric constant real part value slightly increased, but there was no significant difference, resulting in maintaining the existing dielectric properties. From this, it was confirmed that an excellent high-temperature radio wave absorption ceramic composite that maintains radio wave absorption ability while achieving mechanical properties through BN coating was manufactured according to the present disclosure.
(평가예3)(Evaluation example 3)
상기 실시예5의 전파흡수능을 하기의 방식으로 평가하여 복소 유전율의 실수부, 허수부 및 유전 손실의 결과를 도1, 도2 및 도3에 나타냈으며 이를 바탕으로 계산된 전파흡수능은 도4에 나타냈다.The radio wave absorption ability of Example 5 was evaluated in the following manner, and the results of the real part, imaginary part, and dielectric loss of complex dielectric constant are shown in Figures 1, 2, and 3, and the radio wave absorption capacity calculated based on this is shown in Figure 4. indicated.
먼저 X밴드 주파수인 8.2 내지 12.4 GHz 범위에서 복소 유전율을 ASTM D5568(Standard Test Method for Measuring Relative Complex Permittivity and Relative Magnetic Permeability of Solid Materials at Microwave Frequencies Using Waveguide)에 따라 측정하였다. 복소 유전율은 εr *= εr' - jεr"으로 나타낼 수 있다. 여기서 εr'은 유전율 실수부, εr"은 유전율 허수부를 나타내며, 마이크로파 흡수 능력을 나타내는 유전 손실(tanδ)은 tanδ= εr"/εr'으로 정의된다. 해당 주파수 도파관 크기인 22.86x10.16x3.0mm3 크기에 맞게 도파관 시편을 가공하고 sample holder에 넣은 후, 이를 vector network analyzer인 Keysight PNA N522B에 연결하였다. 그 후 산란계수(Scattering Parameters)를 측정하고 이를 Keysight 소프트웨어인 N1500A를 사용하여 복소 유전율로 계산하였다. First, the complex permittivity was measured in the X-band frequency range of 8.2 to 12.4 GHz according to ASTM D5568 (Standard Test Method for Measuring Relative Complex Permittivity and Relative Magnetic Permeability of Solid Materials at Microwave Frequencies Using Waveguide). The complex dielectric constant can be expressed as ε r * = ε r ' - jε r ", where ε r ' represents the real part of the dielectric constant, ε r " represents the imaginary part of the dielectric constant, and the dielectric loss (tanδ), which represents the microwave absorption ability, is tanδ= It is defined as ε r "/ε r '. A waveguide specimen was processed to fit the size of the corresponding frequency waveguide (22.86x10.16x3.0mm3 ) , placed in a sample holder, and then connected to the Keysight PNA N522B, a vector network analyzer. Then, the scattering parameters were measured and calculated as complex permittivity using Keysight software N1500A.
상기에서 측정한 복소 유전율을 바탕으로 전파흡수능(Return Loss, RL)을 아래의 식을 통해 계산하였다.Based on the complex permittivity measured above, the radio wave absorption capacity (Return Loss, RL) was calculated using the equation below.
여기서 Zin은 공기와 시편사이의 input impedance, ε은 복소 유전율, μ은 복소 투자율, f는 주파수, c는 빛의 속도, d는 시편 두께를 나타낸다. SiCf/SiOC 복합체는 자성을 지니지 않아 μ을 1로 가정하고, d를 시편의 최적 두께인 2.4 mm로 가정하였다. 그 결과 10.25 GHz에서 가장 우수한 -14.84dB 값의 전파흡수능을 나타냈으며, -10 dB이하의 EAB(Effective Absorption Bandwidth)가 9.275 내지 11.375 GHz의 범위로, 2.1GHz에 이르는 우수한 대역폭을 나타냈다.Here, Z in represents the input impedance between the air and the specimen, ε represents the complex permittivity, μ represents the complex permeability, f is the frequency, c is the speed of light, and d is the specimen thickness. Since the SiC f /SiOC composite does not have magnetism, μ was assumed to be 1, and d was assumed to be 2.4 mm, the optimal thickness of the specimen. As a result, it showed the best radio wave absorption ability of -14.84dB at 10.25 GHz, and the EAB (Effective Absorption Bandwidth) of -10 dB or less was in the range of 9.275 to 11.375 GHz, showing an excellent bandwidth up to 2.1GHz.
위와 같은 평가예의 결과를 통해서 본 개시에 따른 세라믹 복합체가 고온 전파흡수용 세라믹 복합체로써 우수한 전파흡수능 및 기계적 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.Through the results of the above evaluation examples, it was confirmed that the ceramic composite according to the present disclosure exhibits excellent radio wave absorption ability and mechanical properties as a ceramic composite for high temperature radio wave absorption.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details, limited embodiments, and drawings, but these are provided only to aid the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention belongs to Those skilled in the art can make various modifications and variations from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all modifications that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .
Claims (23)
상기 복합체는 반응기를 가지는 폴리실록산 수지로 함침된 SiC계 직물 프리프레그를 2 이상의 복수 개로 적층하고 가압 및 가열하여 성형되어 제조되며,
상기 SiC계 직물은 Si, O, C, Zr를 원소로 포함하며 표면에 보론나이트라이드 코팅층을 포함하는 직물인, 세라믹 복합체.A ceramic composite for absorbing high temperature radio waves,
The composite is a SiC-based fabric prepreg impregnated with a polysiloxane resin having a reactive group. It is manufactured by stacking a plurality of pieces and forming them by pressing and heating,
The SiC-based fabric is a ceramic composite that contains Si, O, C, and Zr as elements and includes a boron nitride coating layer on the surface.
상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 그 수지 100vol%에 대하여 SiC 필러가 1 내지 49vol%으로 포함된 것인, 세라믹 복합체.According to paragraph 1,
A ceramic composite in which the polysiloxane resin having the reactive group contains 1 to 49 vol% of SiC filler based on 100 vol% of the resin.
상기 폴리실록산 수지의 반응기는 불포화기를 포함하는 것인, 세라믹 복합체.According to paragraph 1,
A ceramic composite wherein the reactive group of the polysiloxane resin includes an unsaturated group.
상기 불포화기는 비닐기, 알릴기 또는 아크릴레이트기 중 하나 또는 둘 이상 선택되는 것인, 세라믹 복합체.According to paragraph 3,
A ceramic composite wherein the unsaturated group is selected from one or more of a vinyl group, an allyl group, or an acrylate group.
상기 보론나이트라이드 코팅층을 포함한 SiC계 직물 프리프레그로 제조된 세라믹 복합체는, 인장강도가 50 내지 150Mpa이며 10GHz에서의 복소 유전율의 실수부가 5 내지 35, 허수부가 2 내지 20인, 세라믹 복합체.According to paragraph 1,
The ceramic composite made of SiC-based fabric prepreg including the boron nitride coating layer has a tensile strength of 50 to 150 Mpa, a real part of the complex dielectric constant at 10 GHz of 5 to 35, and an imaginary part of 2 to 20.
상기 세라믹 복합체는 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 것인, 세라믹 복합체.According to paragraph 1,
The ceramic composite is one in which the process of additional impregnation and heat treatment with a polysiloxane resin having a reactive group is performed one or more times.
상기 추가 함침 과정의 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는, SiC필러를 포함하지 않는 것인, 세라믹 복합체.In clause 7,
A ceramic composite in which the polysiloxane resin having a reactive group in the additional impregnation process does not include a SiC filler.
상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 백금계 촉매를 포함하는 것인, 세라믹 복합체.According to paragraph 1,
A ceramic composite wherein the polysiloxane resin having the reactive group includes a platinum-based catalyst.
밀도가 1.5 내지 3g/cc일 수 있으며;
인장강도는 50 내지 150Mpa일 수 있으며;
전파흡수능을 나타내는 주파수는 8GHz 내지 13GHz에서 -10dB 이하의 전파흡수능을 가지는, 세라믹 복합체.The ceramic composite manufactured according to any one of claims 1 to 4, 6 to 8, or 10,
The density may be 1.5 to 3 g/cc;
Tensile strength may be 50 to 150 Mpa;
A ceramic composite having a radio wave absorption ability of -10 dB or less at a frequency of 8 GHz to 13 GHz.
(A) 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 Si, O, C, Zr를 원소로 포함하는 SiC계 직물을 함침하여 프리프레그를 제조하는 단계; 및
(B) 상기 SiC계 직물 프리프레그를 2 이상의 복수개로 적층하고 가압 및 가열하여 성형물을 제조하는 단계;를 포함하며,
(A) 단계 이전에 상기 SiC계 직물의 표면에 보론나이트라이드 코팅을 도포하는 단계;를 포함하는, 세라믹 복합체 제조방법.A method of manufacturing a ceramic composite for absorbing high temperature radio waves,
(A) preparing a prepreg by impregnating a SiC-based fabric containing Si, O, C, and Zr as elements into a polysiloxane resin having a reactive group; and
(B) manufacturing a molded product by laminating two or more SiC-based fabric prepregs and pressing and heating them,
A method of manufacturing a ceramic composite comprising: applying a boron nitride coating to the surface of the SiC-based fabric before step (A).
상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 그 수지 100vol%에 대하여 SiC 필러가 1 내지 49vol%로 포함된 것인, 세라믹 복합체 제조방법.According to clause 13,
A method of manufacturing a ceramic composite, wherein the polysiloxane resin having the reactive group contains 1 to 49 vol% of SiC filler based on 100 vol% of the resin.
상기 폴리실록산 수지의 반응기는 불포화기를 포함한 것인, 세라믹 복합체 제조방법.According to clause 13,
A method of manufacturing a ceramic composite, wherein the reactive group of the polysiloxane resin includes an unsaturated group.
상기 불포화기는 비닐기, 알릴기 또는 아크릴레이트기 중 하나 또는 둘 이상 선택되는 것인, 세라믹 복합체 제조방법.According to clause 15,
A method of producing a ceramic composite, wherein the unsaturated group is selected from one or more of a vinyl group, an allyl group, or an acrylate group.
(B)단계 이후에 상기 성형물을 반응기를 가지는 폴리실록산 수지에 추가 함침 및 열처리하는 과정을 1회 이상 더 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 세라믹 복합체 제조방법.According to clause 13,
A method of manufacturing a ceramic composite, further comprising the step of further impregnating and heat-treating the molded product in a polysiloxane resin having a reactive group one or more times after step (B).
상기 추가 함침 과정의 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는, SiC필러를 포함하지 않는 것인, 세라믹 복합체 제조방법.According to clause 18,
A method of manufacturing a ceramic composite, wherein the polysiloxane resin having a reactive group in the additional impregnation process does not include a SiC filler.
상기 반응기를 가지는 폴리실록산 수지는 백금계 촉매를 포함하는 것인, 세라믹 복합체 제조방법.According to clause 13,
A method of manufacturing a ceramic composite, wherein the polysiloxane resin having the reactive group includes a platinum-based catalyst.
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