[發(fā)明專利]磁性復(fù)合納米纖維及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910187312.7
• 申請日: 2009-09-09
• 公開（公告）號: CN101649501A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 車如心
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號: D01F6/44
• 分類號: D01F6/44;D01F1/10;D01D5/00;D01F6/46
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 賈漢生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁性納米微粒與高分子復(fù)合而成的磁性復(fù)合納米纖維技術(shù)領(lǐng) 域，具體涉及磁場輔助無針電紡的技術(shù)方法。

背景技術(shù)

吸波材料是能吸收、衰減電磁波的一種功能材料。其基本原理是當(dāng)電磁波 作用于吸波材料時，材料會產(chǎn)生電損耗、磁損耗等將電磁能轉(zhuǎn)換成其他形式的 能量(主要是熱能)而耗散掉，或使電磁波因干涉而消失。軍事隱身技術(shù)利用 吸波材料最大限度地減少或消除雷達(dá)、紅外等對目標(biāo)的探測特征；而今，吸波 材料的應(yīng)用與研究已超出軍事應(yīng)用范圍，更廣泛地用于微波暗室、電磁屏蔽、 降低光學(xué)器件反射、避免通訊設(shè)備干擾、建筑防輻、消除電視重影等方面，因 此開展吸波材料的制備及研究，無論是軍事還是民用都有深遠(yuǎn)意義。

良好的吸波材料應(yīng)具備三個條件：(1)當(dāng)電磁波傳播、入射到吸波材料表面 時，能夠最大限度地使電磁波進(jìn)入到吸波材料內(nèi)部，以減少電磁波的直接反射， 這就要求在設(shè)計材料時，應(yīng)充分考慮其波阻抗匹配特性。(2)當(dāng)電磁波一旦進(jìn)入 材料內(nèi)部，則要求吸波材料對入射電磁波能產(chǎn)生有效吸收或衰減，即產(chǎn)生電磁 損耗，這就要考慮材料的電磁損耗特性，即衰減特性。(3)滿足“薄(厚度)、輕(重 量)、寬(頻帶)、強(吸收)”的發(fā)展方向。對傳統(tǒng)單一組元的吸收體，同時滿足波 阻抗匹配特性和衰減特性是不可能的，真正的復(fù)介電常數(shù)虛部ε″等于復(fù)磁導(dǎo) 率虛部μ″的材料也難找到，這就使傳統(tǒng)吸波材料的應(yīng)用由于頻帶窄、效率低、 密度大而受到限制。從發(fā)展趨勢來看，新型吸波材料既要細(xì)化又要復(fù)合化，即 納米復(fù)合化，才能調(diào)節(jié)電磁參數(shù)，使之盡可能在匹配條件下，提高吸收損耗能力。

目前，國內(nèi)外在進(jìn)一步提高與改進(jìn)傳統(tǒng)吸波材料的同時正致力于多種新材料 的探索，復(fù)合納米吸波材料、空心微珠型吸波材料、導(dǎo)電高分子吸波材料、碳納 米管吸波材料和智能隱身技術(shù)等因能控制材料介電常數(shù)和磁導(dǎo)率而逐步應(yīng)用到 雷達(dá)波隱身材料中，從而滿足新一代吸波材料“薄、輕、寬、強”的要求。復(fù)合 納米吸波材料因?qū)⒉煌N類的無機納米相與有機高分子復(fù)合可以制成強吸收的 電阻損耗型、介電損耗型、磁損耗型及兼具電磁損耗型吸波材料而成為熱點。

復(fù)合納米吸波劑主要包括復(fù)合納米粉體、薄膜及纖維吸波劑^[1]。納米纖維具 有與粉體、薄膜不同的特點，主要表現(xiàn)為(1)尺寸效應(yīng)，由于比表面積增大、體 積減少，使反應(yīng)性和選擇性明顯提高；(2)超分子排列效應(yīng)，由于分子規(guī)整排列， 可實現(xiàn)自我組織化，從而可顯現(xiàn)統(tǒng)一的功能；(3)階層結(jié)構(gòu)效應(yīng)，即由于納米高 分子鏈水平的納米階層結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)的新效果。這些效應(yīng)使得納米纖維吸波材料 具有重量輕、面密度小、強度高、模量高、頻帶寬以及耐磨性良好等優(yōu)點，通 過調(diào)節(jié)纖維的長度、直徑、排列方式、分散劑的含量等相應(yīng)調(diào)節(jié)材料的電磁參 數(shù)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)材料吸波性能。國內(nèi)外研究表明^[2-4]，納米纖維吸波劑特別是 納米磁性纖維吸收劑由于其磁各向異性，在纖維長度方向上有效磁導(dǎo)率可以得到 很大提高，擺脫了球狀顆粒對有效磁導(dǎo)率的限制，因此可以在體積含量較低情 況下獲得較高的磁導(dǎo)率，有利于減輕重量、展寬帶寬^[5]。Goldber等^[6]報道，長 徑比為50的鐵氧體纖維與相同含量的非纖維磁性材料相比，其磁導(dǎo)率增加了50 倍。Chen等^[7]用金屬鋅粉體直接在空氣中蒸發(fā)得到ZnO納米纖維，結(jié)果表明， ZnO粉體對電磁波的吸收能力很弱，而ZnO納米纖維對電磁波的吸收能力較強。 復(fù)合納米纖維吸波劑不僅具有磁性纖維的特征，還因其特有的納米效應(yīng)，具有 很好的研究價值。