一种通过调控阻抗匹配特性来合成多层阻抗渐变复合电磁屏蔽材料的方法

一种通过调控阻抗匹配特性来合成多层阻抗渐变复合电磁屏蔽材料的方法
(2)技术领域
1.本发明涉及一种通过调控阻抗匹配特性来改善材料电磁屏蔽性能的方法，属于材料科学与工程技术和电磁屏蔽领域。
(3)

背景技术：

2.随着经济的不断发展和科学技术的不断提升，数字化和信息化产业的高速崛起，人们的生活水平不断地得到提升，各种电子设备、电气设备与我们的生活联系愈加紧密，给我们带来便利的同时，也带来了电磁干扰(emi)问题。emi屏蔽材料不仅要具有合适的emi屏蔽效率，而且要满足低成本、轻质、柔韧、超薄等多方面的要求，才能扩大其应用范围。原则上，合理设计多组分复合材料可以赋予材料足够的复介电常数和足够的复磁导率，从而促进阻抗匹配的改善，实现宽频、高效能的电磁屏蔽和吸收。同时，在材料组分调制过程中，一些界面和缺陷会发生相应的变化，相应的界面/缺陷诱导极化有利于电磁波的衰减。
3.完整的电磁波路径包含：(1)微波进入空气，此处假定微波在空气中可无损传播；(2)当微波到达空气/涂层界面处，部分微波穿透界面进入吸波涂层，而部分微波将反射回空气；(3)进入吸波涂层中的微波会因各种损耗机制而被消耗部分能量；(4)当微波继续传播到涂层/基体界面时，同样会出现部分继续透过而部分被反射的情况。一般来说，目标基体大多为金属材料，因而我们假定此时微波全部被反射回吸波涂层。(5)反射的微波继续被消耗能量，之后通过空气/涂层界面传入空气。反射回空气的微波被雷达接收、分析、处理，进而获取相关信息。需注意，我们将可能存在于涂层内外界面内的多次反射忽略，整体上从微波能量的角度简化理解吸波材料的工作过程。理想状态下，吸波材料应完全避免反射微波的出现，具体来看，反射回空气的微波包含两部分：一为被涂层反射的入射微波，即一次反射微波，二为经能量消耗后的反射微波，即二次反射微波。因此，科研工作者归纳出吸波材料的设计原则：(1)保证入射微波完全进入吸波涂层内，即阻抗匹配特性；(2)保证进入吸波涂层内的微波能量迅速彻底耗散，即电磁衰减特性。
4.多层吸波材料的阻抗匹配机理是指自由空间与介质之间、不同介质层之间的波阻抗达到最佳匹配，使电磁波能够由空气介质尽可能多地进入最外层媒质，电磁波经过该层吸波介质衰减后可以以无反射形式进入下一层媒质，以此完成电磁波吸收的过程。
(4)

技术实现要素：

5.1、本发明的目标
6.本发明的目的是提出种通过调控阻抗匹配特性来改善材料电磁屏蔽性能的方法，通过改变石墨烯、铁氧体、羰基铁和pvb的含量比例，研究不同组分对吸波材料阻抗匹配度的影响，以获得具有高电磁屏蔽和吸收效能的纤维材料为目的，拓宽丰富现有电磁屏蔽和吸收材料种类，实现相关材料多样化，满足市场日益增加的应用需求。
7.2、本技术的发明要点
8.本发明要点如下：
9.(1)选取合适的磁导率高的铁氧体材料，尖晶石型mefe2o4(me＝ni
2+
、mn
2+
、co
2+
、cu
2+
、mg
2+
、zn
2+
、al
3+
、cr
2+
、cd
2+
等)，不同种类铁氧体和不同晶体结构铁氧体的晶格参数不同、电磁参数也有所不同，在物理性质上由矫顽力和反射损耗值直接体现；
10.(2)以gpe/mnfe2o4/pvb(gmp)为例：取1.5g石墨烯、2.5g mnfe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min；
11.(3)研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；
12.(4)同样的，石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；
13.(5)以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
14.(6)采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
15.(5)本发明的附图
16.图1由本项专利技术生产的多层阻抗匹配层不同层电镜图
17.(6)本发明实施例
18.以下介绍本发明方法的实施例：
19.实施例1
20.gpe-mnfe2o
4-cip-pvb的制备
21.取1.5g石墨烯、2.5g mnfe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
22.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
23.实施例2
24.gpe-nife2o
4-cip-pvb的制备
25.取1.5g石墨烯、2.5g nife2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
26.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固
化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
27.实施例3
28.gpe-cofe2o
4-cip-pvb的制备
29.取1.5g石墨烯、2.5g cofe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
30.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
31.实施例4
32.gpe-cufe2o
4-cip-pvb的制备
33.取1.5g石墨烯、2.5g cufe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
34.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
35.实施例5
36.gpe-mgfe2o
4-cip-pvb的制备
37.取1.5g石墨烯、2.5g mgfe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
38.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
39.实施例6
40.gpe-znfe2o
4-cip-pvb的制备
41.取1.5g石墨烯、2.5g znfe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法
合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
42.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
43.实施例7
44.gpe-alfe2o
4-cip-pvb的制备
45.取1.5g石墨烯、2.5g alfe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
46.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
47.实施例8
48.gpe-crfe2o
4-cip-pvb的制备
49.取1.5g石墨烯、2.5g crfe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
50.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料；
51.实施例9
52.gpe-cdfe2o
4-cip-pvb的制备
53.取1.5g石墨烯、2.5g cdfe2o4铁氧体粉末和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min,研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；同样的方法合成石墨烯/羰基铁/聚乙烯醇缩丁醛酯(gcp)：取1.5g石墨烯、2.5g羰基铁和15ml pvb混合，使用玛瑙研钵进行研磨30min，研磨后的浆料经过机械混合(25min)和超声混合(5min),进行5次循环；以此类推合成石墨烯/聚乙烯醇缩丁醛酯(gp)、铁氧体/聚乙烯醇缩丁醛酯(mp)；
54.采用喷涂工艺制备多层吸波材料，喷涂施工时，喷涂完第一遍涂层后待其室温固化后再喷涂第二遍涂料，以此类推获得类三明治结构的gmp匹配层-gp/mp阻抗过渡层-gcp
吸波层-gp/mp阻抗过渡层-gmp匹配层复合吸波材料。