一种金属共轭微孔聚合物基吸波材料及其制备和应用

本发明属于吸波材料领域，特别涉及一种金属共轭微孔聚合物基吸波材料及其制备和应用。

背景技术：

1、电磁波在辐射过程中会产生电磁污染，这种电磁污染会带来电磁信息泄露、电磁通讯干扰、影响动植物健康等危害。并且随着5g等通讯技术与各类电子器件设备的发展，电磁污染问题愈发严重已成为亟待解决的一个热点问题。为减少甚至避免电磁污染带来对仪器设备以及人体健康的危害，研发高强宽频吸波材料已然成为了研究者们广泛关注的焦点。

2、近年来单组分的吸收材料由于其吸收机制单一、阻抗匹配性差等局限性，其吸收能力受到一定限制。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种高强宽频金属共轭微孔聚合物基吸波材料及其制备方法。

2、本发明的一种金属共轭微孔聚合物，其特征在于，所述金属共轭微孔聚合物以含共轭微孔聚合物，金属盐的原料，通过水热反应，热处理获得。

3、进一步地，以共轭微孔聚合物cmp为前驱体，通过掺杂铁、钴单磁性金属或双磁性金属引入磁性损耗，然后在600-1000℃温度下进行碳化进一步提升其电损耗能力制备得到的。

4、其中热处理为惰性氛围下热处理。

5、进一步地，当复合铁盐，吸波材料的最小反射损耗达到-49.7db，低于-10db的最大有效吸收带宽为5.8ghz，频率范围为11.8～17.6ghz。

6、进一步地，当复合钴盐，吸波材料的最小反射损耗达到-30.8db，低于-10db的最大有效吸收带宽为2.1ghz，频率范围为14.1～16.2ghz。

7、进一步地，当复合铁盐、钴盐时，吸波材料的最小反射损耗达到-31.3db，低于-10db的最大有效吸收带宽为6.8ghz，频率范围为10.1～16.9ghz。

8、进一步地，所述金属共轭微孔聚合物为fenoc、conoc、feconoc中的至少一种。

9、上述三种金属共轭微孔聚合物基吸波材料，吸波性能良好，fenoc最高吸收强度为-49.7db，feconoc吸收频带为6.8ghz，满足新型吸波材料高强宽频的需求。通过调整金属种类含量可以调控电磁参数进而控制其吸收强度与吸收带宽。

10、本发明的一种金属共轭微孔聚合物的制备方法，包括：

11、(1)共轭微孔聚合物的制备：金属偶联反应(buchwald-hartwig)制备得到共轭微孔聚合物；

12、(2)将共轭微孔聚合物、金属盐水溶液，混合，水热反应，抽滤，得到金属氧化物复合共轭微孔聚合物、洗涤、干燥，热处理，得到金属共轭微孔聚合物。

13、上述制备方法的优选方式如下：

14、所述步骤(2)中金属偶联反应：将三-(4溴苯基)胺、对苯二胺、有机配体、钯催化剂、叔丁醇钠和溶剂混合，无水无氧环境下反应，洗涤后干燥，得到共轭微孔聚合物cmp。

15、其中三-(4溴苯基)胺、对苯二胺为中心单体。

16、所述三(4-溴苯基)胺、对苯二胺、有机配体、叔丁醇钠的摩尔比为1:1.5-2:0.08-1.2:3-4.5。

17、所述有机配体为2-二环己基膦-2′，4′，6′-三异丙基联苯；所述钯催化剂为双(二亚苄基丙酮)钯(0)；溶剂为甲苯。

18、所述反应温度为100-110℃，时间为24-48h；洗涤为甲醇、水、氯仿洗涤。

19、所述步骤(2)中所述共轭微孔聚合物的含量为50wt％-90wt％，金属盐的含量为10wt％-50wt％。

20、所述金属盐为铁盐、钴盐中的一种或几种；其中所述铁盐为六水氯化铁、九水硝酸铁、乙酰丙酮铁等中的一种或几种；钴盐为六水合氯化钴、六水合硝酸钴、乙酰丙酮钴等中的一种或几种。

21、所述步骤(2)中还含有分散剂；所述分散剂为柠檬酸钠。

22、所述步骤(2)中洗涤为依次经水和乙醇洗涤。

23、所述步骤(2)中水热反应温度为180-200℃，反应时间为8-12h。

24、所述步骤(2)中热处理为在600-1000℃温度下进行碳化，碳化升温速率为3-10℃/min，保温时间为1-3h；其中碳化在惰性氛围下进行。

25、惰性氛围下热处理：得到的金属复合共轭微孔聚合物在惰性氛围下高温碳化，采用碳化优化材料的电导率。

26、通过筛选碳化温度(600-1000℃)、碳化时间(1-3h)，调控吸波材料的介电常数以满足阻抗匹配，通过电损耗将电磁波以热量的形式进行衰减损耗掉。

27、本发明的一种吸波材料，所述吸波材料含所述金属共轭微孔聚合物。

28、本发明的一种所述吸波材料在电磁波隐身、电磁波屏蔽、电磁波吸收中的应用。

29、本发明以多孔cmp为吸波组分主体，负载磁性金属引入磁损耗机制，有助于改善磁损耗增强吸收。cmp的微孔孔道作为“笼子”来锚定金属粒子，实现金属粒子的均匀分散，构建拥有电磁耦合双重机制的吸波材料，增强电磁能量衰减并优化阻抗匹配，从而减少二次辐射污染。

30、有益效果

31、本发明选用的cmp前驱体具有电损耗，并且独特的孔道结构增加电磁波在其内部的多重散射从而增强损耗，拓宽了共轭微孔聚合物在吸波领域的应用；在此基础上负载磁性金属引入磁损耗机制，在电磁耦合协同损耗机制下具有高强、宽频的吸收强度，为组装“轻、薄、宽、强”吸波材料提供新方法；

32、本发明的金属cmp基吸波材料具有电、磁双功能损耗机制，并且多孔特性的界面极化损耗利于电磁波的吸收，在2-18ghz频段表现出高强度、宽频段的性能，满足新型吸波材料“轻、薄、强、宽”的要求。

33、本发明材料能够有效吸收电磁波，具有高吸收强度、宽吸收带宽的性能。

34、本发明中cmp的微孔孔道作为“笼子”来锚定金属粒子，实现金属粒子的均匀分散，通过调节单金属、双金属以及金属种类含量可控制吸波材料的电磁参数优化阻抗匹配，进而调控吸收强度与吸收带宽。

技术特征：

1.一种金属共轭微孔聚合物，其特征在于，所述金属共轭微孔聚合物以含共轭微孔聚合物，金属盐的原料，通过水热反应，热处理获得。

2.一种金属共轭微孔聚合物的制备方法，包括：

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中金属偶联反应：将三-(4溴苯基)胺、对苯二胺、有机配体、钯催化剂、叔丁醇钠和溶剂混合，无水无氧环境下反应，洗涤后干燥，得到共轭微孔聚合物cmp。

4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述三(4-溴苯基)胺、对苯二胺、有机配体、叔丁醇钠的摩尔比为1:(1.5-2):(0.08-1.2):(3-4.5)；

5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述反应温度为100-110℃，时间为24-48h。

6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述共轭微孔聚合物的含量为50wt％-90wt％，金属盐的含量为10wt％-50wt％；

7.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中水热反应温度为180-200℃，反应时间为8-12h。

8.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热处理：在600-1000℃温度下进行碳化，碳化升温速率为3-10℃/min，保温时间为1-3h；其中热处理在惰性氛围下进行。

9.一种吸波材料，其特征在于，所述吸波材料含权利要求1所述金属共轭微孔聚合物。

10.一种权利要求9所述吸波材料在电磁波隐身、电磁波屏蔽、电磁波吸收中的应用。

技术总结
本发明涉及一种金属共轭微孔聚合物基吸波材料及其制备和应用，属于吸波材料技术领域，所述金属共轭微孔聚合物以含共轭微孔聚合物，金属盐的原料，通过水热反应，热处理获得。本发明的金属CMP基吸波材料具有电、磁双功能损耗机制，并且多孔特性的界面极化损耗利于电磁波的吸收，在2‑18GHz频段表现出高强度、宽频段的性能，满足新型吸波材料“轻、薄、强、宽”的要求。

技术研发人员：廖耀祖,王悦,孟楠
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17