一种具有形状记忆功能的吸波材料及其制备方法

：本发明属于智能吸波材料领域，具体涉及一种具有形状记忆功能的吸波材料及其制备方法。

背景技术

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背景技术：

1、随着信息化的推动，无线传输技术在电子产品中的使用越来越广泛。人们生活在复杂的电磁环境中，所带来的微波机理非热效应给人们身体健康和日常生活带来了不必要的困扰，同时对电子设备，芯片接受信号产生了干扰影响电子设备的工作。因此能将电磁波进行衰减或者损耗具有极大的研究价值和广阔的应用前景。目前通过吸波材料吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量，从而减少电磁波的干扰。然而，现有的吸波材料大多数是不可变形的固定形状的材料，不能根据电磁波的入射角度而对吸波材料的形状进行适应性调整，因此限制了吸波材料适用场景和适用范围。基于此，本发明提供一种具有形状记忆功能的吸波材料及其制备方法，获得具有形状记忆效应的吸波材料，能够在受到外部驱动后迅速做出响应而发生形状变化，实现多角度吸收电磁波的作用。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有形状记忆功能的吸波材料及其制备方法，所述吸波材料可吸收各个角度下入射的电磁波。

2、(一)本发明提供一种具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、制备多孔碳材料；

4、s2、制备具有磁性的多孔碳材料；

5、s3、将具有磁性的多孔碳材料、助剂、热塑性树脂和弹性体树脂混合均匀，得到混合物料；

6、s4、将混合物料加入到双螺杆挤出机中造粒拉丝，形成复合材料丝材；

7、s5、将复合材料丝材进行3d打印，得到具有形状记忆功能的吸波材料。

8、进一步的，所述s1中，多孔碳材料为碱活化的多孔碳材料，制备方法包括：

9、s1.1、将富含碳元素的开心果壳依次水洗、干燥、粉碎、酸洗除去杂质，进行球磨，得到球磨粉末；

10、s1.2、将球磨粉末在氮气气氛中以2℃/min的升温速率升至900℃后保温3小时，得到开心果壳衍生碳材料；

11、s1.3、将开心果壳衍生碳材料与氢氧化钾混合，在氮气气氛中以2℃/min的升温速率升至900℃后保温3小时，得到氢氧化钾活化的多孔碳材料。

12、进一步的，所述s2具体为：将s1制备的多孔碳材料与2-甲基咪唑、六水合硝酸锌和六水合硝酸钴混合溶解在去离子水中机械搅拌，将所得溶液离心后得到沉淀物并用去离子水和乙醇清洗数次，真空干燥，随后在氮气气氛下以2℃/min的升温速率升至900℃后保温3小时，得到具有磁性的多孔碳材料。

13、进一步的，所述多孔碳材料与2-甲基咪唑、六水合硝酸锌、六水合硝酸钴和去离子水的重量比为10:5:3:3:79；

14、进一步的，所述s3中，具有磁性的多孔碳材料、助剂、热塑性树脂和弹性体树脂重量比为(5～6)：(1～2)：(8～10)：(2～4)。

15、进一步的，所述s3中，所述热塑性树脂为密度1.24g/cm3的聚乳酸树脂(pla)；所述弹性体树脂包括密度1.2g/cm3的聚氨酯树脂(tpu)、密度1.3g/cm3的聚酰胺树脂(pae)和密度1.05g/cm3聚烯烃树脂(tpo)中的一种或一种以上；所述助剂由增塑剂、增韧剂和抗氧剂组成。

16、进一步的，所述助剂中，增塑剂、增韧剂和抗氧剂分别占助剂总重量的20％～50％；所述增塑剂为甘油、蓖麻油、邻苯二甲酸二(2-乙基)酯和2-乙基己基二苯基磷酸酯中的一种或一种以上；所述抗氧剂为三亚磷酸酯和季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种；所述增韧剂为芥酸酰胺。

17、进一步的，所述s4中，双螺杆挤出机从进料端至出料端分为七区，温度设置为：第一区150℃～170℃，第二区为160℃～180℃，第三区为170℃～180℃，第四区为180℃～190℃，第五区为190℃～200℃，第六区为200℃～205℃，第七区为200℃～210℃；双螺杆挤出机的长径比为20:1，转速为60-120r/min；造粒采用水冷热切造粒。

18、进一步的，所述s5具体为：将复合材料丝材加入3d打印机中，控制喷头温度为220℃，平台温度为60℃，设置模型为5cm×4cm×0.5cm的平板，打印得到具有形状记忆功能的吸波材料。

19、进一步的，所述s1.1中，球料比设置在75:1，转速为500r/min，时间为30min；球磨罐中的玛瑙球直径为8mm；所述s1.3中，开心果壳衍生碳材料与氢氧化钾重量比为(4～5)：(5～6)。

20、进一步的，所述机械搅拌转速为50-80rpm，搅拌时间2小时；真空干燥温度为70℃。

21、(二)本发明还提供一种具有形状记忆功能的吸波材料，由以上所述的制备方法制备而成。

22、本发明的有益效果：

23、(1)本发明提供一种具有形状记忆功能的吸波材料，具有优异的吸波效能，并且具有优异的形状记忆性能，可根据形状记忆吸波材料特殊的赋性，使复合材料针对不同角度的电磁波而变形，从而可吸收不同入射角度的电磁波，且可回收并重复利用，充分贴合当今时代对于吸波材料的需求，在可穿戴设备，机器人，芯片防护上具有重要的应用价值，对未来吸波材料的应用具有重要的现实意义；

24、(2)本发明以开心果坚果壳为制备原料，一方面可促进废弃物质的资源化利用，且材料易得，降低了生产成本；另一方面利用其碳骨架优异的介电性能，进一步探索其在吸波领域的应用价值。

技术特征：

1.一种具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，其特征在于，

10.一种具有形状记忆功能的吸波材料，其特征在于，由权利要求1～9任意一项所述的制备方法制备而成。

技术总结
本发明提供一种具有形状记忆功能的吸波材料的制备方法，包括：将开心果壳高温煅烧、活化得到多孔碳材料，将多孔碳材料与2‑甲基咪唑、六水合硝酸锌和六水合硝酸钴混合煅烧得到具有磁性的多孔碳材料，与助剂、热塑性树脂和弹性体树脂混合均匀，利用双螺杆挤出机使得母材和混料充分均匀复合在一起得到具有吸波性能的复合丝材，最后进行3D打印，得到具有形状记忆功能的吸波材料。本发明制备的具有形状记忆功能的吸波材料，可吸收不同角度的入射电磁波。更加贴近新时代对于吸波材料的需求，在芯片防护，机器人研发，穿戴电子设备等智能材料领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员：姚正军,周金堂,刘一杰,何晓璇,程振宇
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13