一种复合吸波材料的制备方法与应用

本发明涉及电磁屏蔽领域，具体而言，涉及一种复合吸波材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、电磁波被广泛地运用在医疗、民生、军事、科学研究等领域。电磁波的广泛应用在给人们的生产生活带来了极大便利的同时，也对人体健康、精密设备的正常运行、国防安全提出了巨大挑战，长时间暴露在电磁辐射下，人体器官和体内生命系统会受到不同程度的损伤，进而影响人们的生命周期和生存质量；此外，雷达作为利用电磁波探测目标定位的一种技术设备在军事领域上也占据了重要地位，现代化战争的发展要求使得隐身技术成为了各国军事发展的战略重点，因此，减少或消除电磁波对人体的有害影响和提高电磁波吸收以提高军事能力对人体健康和国防具有重要意义，高性能吸波材料的研发和应用成为解决这一问题的最优解决方案。

2、公开号为cn104762060a的中国发明专利公开了一种介孔材料的制备方法，该介孔材料在1-20hz范围内的吸波为-35～55db，可作为吸波材料，然而，该介孔材料的制备在需要950℃高温的同时，其制备周期长，同时在制备过程中需要使用五氧化二磷、高锰酸钾、大体积盐酸等有毒、腐蚀性试剂，制备过程复杂、制备成本较高、对环境的污染也较大。因此需要开发一种具有较好吸波性能的同时制备过程简单、成本较低、对环境友好的吸波材料。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是如何使吸波材料在具有较好吸波能力的同时降低其制备成本、降低制备时产生的污染。

2、为解决上述问题，本发明第一方面提供一种复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：将可膨胀石墨置于炉中升温处理，获得膨胀石墨；

4、s2：向浓硫酸中加入膨胀石墨并搅拌，使用去离子水和无水乙醇交替洗涤膨胀石墨，干燥；

5、s3：将步骤s2处理后的膨胀石墨分散在十六烷基三甲基溴化铵和2-甲基咪唑的混合水溶液中，标记为溶液a；

6、s4：将六水合硝酸钴超声溶解在水溶液中，标记为溶液b；

7、s5：持续搅拌溶液a，并向其中加入溶液b获得混合溶液；

8、s6：对步骤s5获得的混合溶液进行过滤、离心、洗涤、烘干后获得前驱体；

9、s7：将步骤s6获得的前驱体在惰性气体气氛下煅烧，冷却后获得复合吸波材料。

10、本发明使用在水中常温合成膨胀石墨-2-甲基咪唑钴，将其抽滤烘干之后在无氧气氛环境下进行高温碳化处理，可以使膨胀石墨-2-甲基咪唑钴中2-甲基咪唑钴发生碳化，其中的钴纳米颗粒会均匀地分布于碳基体中，这使得复合吸波材料的吸波能力获得提升，同时，在添加十六烷基三甲基溴化铵后，其中的2-甲基咪唑钴的微观形貌会变为立方体，这种形貌可以增大与膨胀石墨的附着面积。

11、优选地，所述步骤s3中，所述溶液a中，2-甲基咪唑的浓度为0.1-0.5mol/l。本发明可以通过调整2-甲基咪唑钴的合成浓度改变最终产物中磁性物质的含量，提高2-甲基咪唑钴的合成浓度可以降低吸波剂的介电常数，进而优化吸波材料的阻抗匹配状况，减少电磁波在界面处的反射，最终实现材料吸波能力的提升。

12、优选地，所述步骤s3中，所述十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.1-0.3mmol/l。添加十六烷基三甲基溴化铵后，2-甲基咪唑钴可以展现出立方体形貌。

13、优选地，所述步骤s4中，所述溶液b中钴离子的浓度为0.01-0.04mol/l。

14、优选地，所述步骤s5中，所述溶液a与溶液b的体积比为(10～15)：1。

15、优选地，所述步骤s5中，搅拌的时长为0.2～1小时。

16、优选地，所述步骤s7中，煅烧的温度为600-900℃。

17、优选地，所述步骤s7中，煅烧的时长为1～8小时。

18、本发明第二方面提供一种复合吸波材料，该复合吸波材料采用前述方法制得。

19、本发明第三方面提供一种前述复合吸波材料在电磁波吸收中的应用。

20、本发明具备的有益效果：本发明在水中制备了吸波材料膨胀石墨-2-甲基咪唑钴，制备周期短、反应产物具有环境友好的特性，同时，本发明提供的2-甲基咪唑钴通过静电自组装后可以负载在膨胀石墨的石墨纳米片上，由于膨胀石墨庞大的比表面积，这使得材料内部存在大量异质间的界面，最终导致吸波体界面极化效应的进一步增强。本发明提供的复合吸波材料具备制备简单、污染小、吸波能力强的优点。

技术特征：

1.一种复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述溶液a中，2-甲基咪唑的浓度为0.1-0.5mol/l。

3.如权利要求1所述的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.1-0.3mmol/l。

4.如权利要求1所述的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述溶液b中钴离子的浓度为0.01-0.04mol/l。

5.如权利要求1所述的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，溶液a与溶液b的体积比为(10～15)：1。

6.如权利要求1所述的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中，搅拌的时长为0.2～1小时。

7.如权利要求1所述的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中，煅烧的温度为600-900℃。

8.如权利要求7所述的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中，煅烧的时长为1～8小时。

9.一种复合吸波材料，其特征在于，由如权利要求1～9任一所述的制备方法制得。

10.一种如权利要求9所述的复合吸波材料的应用，其特征在于，将所述复合吸波材料用于电磁波吸收。

技术总结
本发明公开了一种复合吸波材料及其制备方法与应用，属于电磁屏蔽领域，本发明提供的复合吸波材料的制备方法包括以下步骤：S1：获得膨胀石墨；S2：向浓硫酸中加入膨胀石墨并搅拌、过滤、洗涤、干燥；S3：将步骤S2制得的膨胀石墨分散在十六烷基三甲基溴化铵和2‑甲基咪唑的混合水溶液中，标记为溶液A；S4：将六水合硝酸钴超声溶解在水溶液中，标记为溶液B；S5：向溶液A中加入溶液B；S6：获得前驱体；S7：将步骤S6获得的前驱体在惰性气体气氛下煅烧，冷却到室温后获得复合吸波材料。本发明提供的复合吸波材料具有制备方法简单、制备过程及产品对环境友好、吸波性能优良、制备成本低的优点。

技术研发人员：满其奎,朱世奇,王寅,王璇
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13