本发明属于无机复合材料,具体涉及一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法。
背景技术:
1、随着各种电子产品的普及应用,在给人们工作和生活带来便利的同时,也带来了严重的电磁波污染,危害人体健康和影响设备运行安全。利用吸波材料吸收和衰减电磁波能量,是减弱和防护电磁波污染的重要途径。此外,吸波材料也可以用于军用车辆、飞机、船只等装备上,降低被雷达探测捕获的几率,从而提高它们的隐蔽性能和战场生存能力。
2、目前,碳材料具有轻质、高导电、高比表面积、强介电损耗等优点,常被用作电磁波吸收材料。但是单一的碳材料作为微波吸收剂时存在阻抗匹配性能差、损耗机制单一等问题,限制了其在电磁防护中的应用。因此,人们通常将碳材料与磁性吸波剂复合在一起制备碳基复合吸波剂,来改善碳材料的阻抗匹配性能,并引入多样化的损耗机制,以解决单一碳材料吸波剂存在的上述问题。如专利cn114684802a公开了一种磁性铁-钴-镍合金/碳系列复合吸波材料的制备方法,专利cn112449568a公开了一种制备空心钴镍合金/多孔碳复合吸波材料的方法,还有专利cn112225950a提出了一种环境友好型fe@c复合吸波材料的制备方法。这些得到的碳基复合吸波材料都有效提升了碳材料的吸波效果,但这些方法通常都会采用水热法、溶胶-凝胶法等湿化学反应进行预处理,然后采用高温碳化或热解方法制备得到产物。存在的问题是:1、预处理中产物收集麻烦,处理工艺复杂、周期长;2、高温碳化或热解时,温度高,有时还需要加入惰性气体,对设备要求较高,能耗大,生产成本高;3、复合吸收剂中的磁性材料易氧化、耐腐蚀性能差,难以满足海洋等对耐盐雾腐蚀性要求较高的应用场合;4、由于复合工艺过程复杂,需要控制的过程参数较多,复合效果难以保证。因此,需要开发新的碳基吸波材料制备方法,以解决现有方法中存在的诸多不足。
技术实现思路
1、本发明提供一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的简易制备方法,以解决现有技术中存在的处理工艺复杂、周期长、生产成本高;耐盐雾腐蚀性能不够强和复合效果难以保证的问题。
2、为达到本发明的目的,本发明提供的技术方案是:一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,包括以下步骤:
3、(1)筛选粒径均匀的磁性吸收剂粉体:首先利用筛网对磁性吸收剂粉体进行筛选,得到平均粒径相差在1um内的磁性吸收剂粉体,然后将粉体放入真空干燥箱中60-80℃下干燥1-3小时;
4、(2)吸收剂芯材吸附:将磁性吸收剂粉体平铺在周边设置有活动框的不锈钢板上,磁性吸收剂粉体的厚度与框的高度齐平,不锈钢板的另一面设置有与其尺寸相同的磁铁;
5、(3)表面包覆:设置一排紧挨的蜡烛,将磁性吸收剂粉体的一面水平朝下,,使不锈钢板匀速完整穿过下方蜡烛火焰;
6、(4)转移并进行表面包覆:将其水平放置在另外一块同样尺寸的不锈钢板上,并将活动框固定于这块不锈钢板上,随后依次取下上方的磁铁和不锈钢板,再将下方的不锈钢板另一面平放在磁铁上,重复步骤(3),收集得到表面完整包覆碳纳米颗粒的吸收剂粉体;
7、(5)热处理:将收集得到的表面包覆碳纳米颗粒的吸收剂粉体在合适温度下热处理1-2小时,即得到碳基核壳结构微波吸收剂。
8、进一步的,上述不锈钢板匀速完整穿过火焰的外层。
9、进一步的,上述不锈钢板穿过蜡烛火焰的速度为0.0005m/s~0.005m/s。
10、进一步的,上述不锈钢板穿过蜡烛火焰的速度为0.001m/s。
11、进一步的,上述的不锈钢板厚度为0.1~0.5mm。
12、进一步的,上述热处理温度为100℃~300℃。
13、进一步的,上述热处理温度为200℃。
14、进一步的,上述的不锈钢长方形活动框的厚度与粉体粒径尺寸相对应,粒径为2~5um、5~7um和7~10um的磁性吸收剂粉体所采用的长方形活动框的厚度分别为0.005~0.008mm、0.006~0.01mm和0.008~0.014mm。
15、进一步的,上述的磁性吸收剂粉体是co粉、ni粉、ti粉、al粉、fe粉及其合金粉、铁氧体粉中的一种或多种的混合,粒径为2~10um。
16、进一步的,上述预处理后的磁性吸收剂粉体的粒径为2~3um。
17、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
18、(1)本发明使用的蜡烛产生碳源,原料价格低,同时在热处理中,所采用的温度较低,因此不需要昂贵的生产设备,生产成本低。
19、(2)本发明采用干法直接对磁性吸收剂粉体进行处理,此过程中,蜡烛产生的碳纳米颗粒直接包覆在磁性吸收剂粉体表面,然后经过热处理,改善其电磁参数,制备工艺简单,制备的碳基复合吸波材料的吸波性能优异,厚度为2mm时,在2~18ghz频率范围内的最大反射损耗达到-67.8db,有效吸波带宽达到10.3ghz。
20、(3)由于蜡烛燃烧产生的碳纳米颗粒具有较强的超疏水性能,将其包覆在磁性吸收剂表面时,制备得到的碳基核壳结构微波吸收剂也具有较好的疏水性能,水接触角可达到165°,较强的超疏水性能使碳基核壳结构微波吸收剂的耐腐蚀性能显著增强,耐盐雾试验达到3000小时以上,环境稳定性较好,能够满足海洋、湖泊等耐腐蚀性要求较高的场合的应用需求。
1.一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述不锈钢板匀速完整穿过火焰的外层。
3.根据权利要求2所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述不锈钢板穿过蜡烛火焰的速度为0.0005m/s~0.005m/s。
4.根据权利要求3所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述不锈钢板穿过蜡烛火焰的速度为0.001m/s。
5.根据权利要求4所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述的不锈钢板厚度为0.1~0.5mm。
6.根据权利要求5所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述热处理温度为100℃~300℃。
7.根据权利要求6所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述热处理温度为200℃。
8.根据权利要求7所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述的不锈钢长方形活动框的厚度与粉体粒径尺寸相对应,粒径为2~5um、5~7um和7~10um的磁性吸收剂粉体所采用的长方形活动框的厚度分别为0.005~0.008mm、0.006~0.01mm和0.008~0.014mm。
9.根据权利要求8所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述的磁性吸收剂粉体是co粉、ni粉、ti粉、al粉、fe粉及其合金粉、铁氧体粉中的一种或多种的混合,粒径为2~10um。
10.根据权利要求9所述的一种碳基核壳结构复合微波吸收剂的制备方法,其特征在于:所述预处理后的磁性吸收剂粉体的粒径为2~3um。