针对高速近空间飞行器天线罩用多孔透波材料强度与介电性能、使用温度与高温下力/电/热性能稳定性之间的矛盾,提出一种新型高强、防热、宽频透波多孔氮化硅陶瓷的显微结构设计新思路即以Si3N4、纳米非晶Si3N4为原料,采用凝胶注模成型,控制有机单体的含量,利用凝胶分子造孔,形成均匀弥散的微孔。从而形成一种性能协同的Si3N4多孔透波陶瓷。该材料的性能特点是轻质(气孔率>50%)、高强(抗弯强度>100MPa)、防热/隔热、低介电常数(介电常数<3)、高透波率(透波率>80%),显微组织特点是气孔率高、气孔尺寸细小、分布弥散、均匀,从而实现材料高强度、高透波率的目的。通过对其力学、热学性能的综合分析,建立多孔陶瓷气孔率与其抗弯强度、介电性能的关系。提出了基于自适应网格的结构拓扑优化技术。将该方法应用于材料微观结构刚度和渗流性能的多功能优化,给出了考虑不同的刚度和不同材料出口流量要求下的陶瓷材料微观结构形式。
英文主题词wave-transimitting material; porous Si3N4; strength; dielectric constant; gel-casting