一种微球电磁波吸收材料及制备方法与流程

本发明属于电磁波吸收材料，具体涉及一种微球电磁波吸收材料及制备方法。

背景技术：

1、随着电子技术的迅猛发展，电磁波产生的环境污染问题也变得日益严重，不仅影响通讯设备的正常使用，还对人类健康造成危害。因此，亟需开发一种厚度薄、密度低、吸收强、频带宽的轻质高效电磁波吸收材料来解决以上问题。与单一介电损耗或磁损耗材料相比，磁性金属/碳复合材料具有更好的阻抗匹配，且通过电磁之间的协同效应还可进一步扩宽电磁波吸收的频带宽度。因此，具有磁性金属/碳组成的复合材料在电磁波吸收领域备受关注。

2、目前，磁性金属/碳复合材料的制备方法主要有：(1)将磁性金属直接与碳材料进行复合；(2)利用高温碳化法将金属离子原位还原为磁性金属。相比之下，方法(2)简单易行，且磁性金属在碳基体中分散性较好，有利于增强磁性金属之间的磁耦合效应及电磁波吸收性能，因此具有良好的应用前景。不同金属离子的还原电位不同，高温碳化后原位还原成不同组成的磁性金属，从而对磁性金属/碳复合材料的阻抗匹配和电磁波吸收性能的影响不同。比如文献(chem.eng.j.,2017,313,734-744.)通过高温碳化ni-mof得到ni/碳复合材料，而文献(carbon,2019,142,20-31.)通过高温碳化fe-mof得到fe3o4/碳复合材料，但文献对不同磁性金属形成的原因未做分析。

3、因此，有必要研究不同金属离子在高温碳化后所得磁性金属的化学组成，通过不同磁性组成调节磁性金属/碳复合材料的阻抗匹配和损耗机制，进而提高复合材料的电磁波吸收特性。

技术实现思路

1、本发明针对不同金属离子的还原电位不同，提出了一种微球电磁波吸收材料及制备方法，该方法能够提高电磁波吸收材料的电磁波吸收特性。

2、为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种微球电磁波吸收材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将f127溶于乙醇和去离子水混合液中，然后加入氨水，搅拌直至澄清，得到溶液a；

5、向溶液a中加入单宁酸搅拌至单宁酸溶解后加入甲醛溶液，搅拌均匀，得到溶液b；

6、向溶液b中加入单宁酸和甲醛溶液搅拌后加入金属盐搅拌均匀，进行水热反应，得到金属离子-聚单宁酸微球；

7、将金属离子-聚单宁酸微球进行高温碳化处理，得到微球电磁波吸收材料。

8、进一步的，f127和去离子水的用量比为0.5～1g:36ml；氨水和去离子水的体积比为1～5ml:36ml。

9、进一步的，乙醇和去离子水的体积比为2～6:1。

10、进一步的，金属盐为六水合硝酸钴和六水合硝酸镍的混合物、九水合硝酸铁或六水合硝酸钴。

11、进一步的，向溶液a中加入的单宁酸与f127的质量比为0.5～1:0.5～1；向溶液a中加入的甲醛溶液与f127的用量比为1～5ml:0.5～1g；

12、向溶液b中加入的单宁酸与f127的质量比为0.5～1:0.5～1；向溶液b中加入的甲醛溶液与f127的用量比为1～5ml:0.5～1g。

13、进一步的，金属盐与f127的质量比为0.1～0.5:0.5～1。

14、进一步的，水热反应的温度为100～150℃，时间为20～30h。

15、进一步的，高温碳化处理的条件为：惰性气体保护下，以1～5℃/min的升温速率升温至600～1000℃，并保温1～3h。

16、一种根据如上所述方法制备的微球电磁波吸收材料，微球电磁波吸收材料具有微孔-双介孔的孔径分布特征。

17、进一步的，微球电磁波吸收材料在石蜡中的填充量为10wt％～20wt％时，最大吸收强度为-40～-60db，有效吸收频带宽度为4～8ghz。

18、现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：

19、本发明中基于单宁酸与金属离子之间强烈的螯合配位作用，首先利用甲醛辅助交联策略将金属盐中的金属离子通过配位作用吸附到聚单宁酸自组装形成的微球中，形成金属离子-聚单宁酸微球。然后通过高温碳化工艺得到磁性微球电磁波吸收材料。本发明提供的制备方法简单易行，仅通过金属离子的改变即可实现磁性成分的可控调节，制备的不同磁性组成微球电磁波吸收材料具有电磁协同效应，在低填充量条件下具有轻质高效的电磁波吸收特性，具有良好的应用前景。

20、进一步的，根据不同金属离子的还原电位不同，高温碳化后即可获得不同磁性组成微球电磁波吸收材料。具体地，fe2+离子的还原电位为-0.44v，因此在高温碳化后，fe3+离子易还原成金属氧化物(fe3+→fe3o4)；co2+离子和ni2+离子的还原电位分别为-0.28v和-0.25v，在高温碳化后，co2+离子易还原成磁性金属co颗粒(co2+→co)，而co2+/ni2+离子易还原成磁性合金(ni2++co2+→nico)。

21、本发明制备的不同磁性组成微球电磁波吸收材料具有微孔-双介孔的孔径分布特征，具有良好的阻抗匹配和优异的电磁协同效应。

22、进一步的，在石蜡中的填充量为10wt％～20wt％时，微球电磁波吸收材料的电磁波最大吸收强度均低于为-40db，有效吸收频带宽度均大于5ghz，满足轻质高效的电磁波吸收特性。

技术特征：

1.一种微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，f127和去离子水的用量比为0.5～1g:36ml；氨水和去离子水的体积比为1～5ml:36ml。

3.根据权利要求1所述的微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，乙醇和去离子水的体积比为2～6:1。

4.根据权利要求1所述的微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，金属盐为六水合硝酸钴和六水合硝酸镍的混合物、九水合硝酸铁或六水合硝酸钴。

5.根据权利要求1所述的微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，向溶液a中加入的单宁酸与f127的质量比为0.5～1:0.5～1；向溶液a中加入的甲醛溶液与f127的用量比为1～5ml:0.5～1g；

6.根据权利要求1所述的微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，金属盐与f127的质量比为0.1～0.5:0.5～1。

7.根据权利要求1所述的微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，水热反应的温度为100～150℃，时间为20～30h。

8.根据权利要求1所述的微球电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于，高温碳化处理的条件为：惰性气体保护下，以1～5℃/min的升温速率升温至600～1000℃，并保温1～3h。

9.一种根据权利要求1-8中任一项所述方法制备的微球电磁波吸收材料，其特征在于，微球电磁波吸收材料具有微孔-双介孔的孔径分布特征。

10.根据权利要求9所述的微球电磁波吸收材料，其特征在于，微球电磁波吸收材料在石蜡中的填充量为10wt％～20wt％时，最大吸收强度为-40～-60db，有效吸收频带宽度为4～8ghz。

技术总结
本发明属于电磁波吸收材料技术领域，公开了一种微球电磁波吸收材料及制备方法，包括以下步骤：将F127溶于乙醇和去离子水混合液中，然后加入氨水，搅拌直至澄清，得到溶液A，向溶液A中加入单宁酸搅拌至单宁酸溶解后加入甲醛溶液，搅拌，得到溶液B；向溶液B中加入单宁酸和甲醛溶液搅拌后加入金属盐搅拌，最后进行水热反应，得到金属离子‑聚单宁酸微球；将金属离子‑聚单宁酸微球进行高温碳化处理即可。本发明提供的制备方法简单易行，制备的微球电磁波吸收材料具有电磁协同效应，在低填充量条件下可实现轻质高效的电磁波吸收特性，具有良好的应用前景。

技术研发人员：卫琛浩,李茂庆,刘攀博,马啸,景欣瑞,党文龙,刘致远,李盟洁,高一可,李超,史雅娜,刘彦军
受保护的技术使用者：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15