[發明專利]吸波超材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310266012.4
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103788520A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: C08L25/06
• 分類號: C08L25/06;C08K3/08;C08K3/36;C08K5/56
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技術領域

本發明屬于吸波材料領域，尤其是涉及具有優良吸波性能的超材料。

背景技術

超材料一般包括絕緣電解質和導電微結構，因此超材料要求基板具有高電阻特性，就是其中的導電材料不能構成連通相；另外，還要求能夠實現金屬微結構的加工，覆銅等（現有工藝）。而傳統的吸波材料不能滿足超材料的需求。目前超材料吸波材料的設計人員選用FR4和F4B等印刷電路板來設計，因而限制了超材料吸波材料的發展。

“薄、輕、寬、強”等為吸波材料的整體發展需求，本專利選用納米多孔硅石氣凝膠材料為載體，將鐵基材料沉積到氣凝膠表面，以提高鐵基材料表面原子比例；通過鐵基材料與氣凝膠比例的控制，降低復合材料密度，同時為鐵基材料提供吸波通道；通過表面包覆來阻止鐵的氧化、提高電阻率等。以氰酸酯為粘結劑，通過添加劑控制鐵基磁性顆粒分散的均勻性，制備均質的具有較高電阻率的氣凝膠/鐵基復合超材料基板，并結合基板的吸波基板的吸波性能，利用超材料設計優化，實現超材料寬頻率和高強度吸波，以適應“薄、輕、寬、強”的吸波材料發展需求。

現有電磁基板多是采用FR4等級材料為吸波材料基板這類材料基板往往沒有吸波功能，且質量重。

?磁性金屬微粉吸波材料主要是通過磁滯損耗、渦流損耗等方式吸收電磁波，具有居里溫度高、溫度穩定性好、磁化強度高、微波磁導率較大等優點,?因此在吸波材料領域得到廣泛應用。?但是由于磁性金屬微粉的密度大,?抗氧化、耐酸堿能力差，填充率較低，電阻率低，介電常數較高等原因。在現有的一些技術中，盡管也提及到了金屬基材料是氣凝膠等概念，但是其金屬基材料是氣凝膠網絡的形成體，如果還原就造成網絡塌陷，空隙消失等。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種具有良好吸波特性的超材料。

為實現所述目的，本發明采用的技術方案為：

一種吸波超材料，包括組分和體積百分數：

間規聚苯乙烯??????????30-90%；

氣凝膠????????????????7-69%；

磁性金屬粉末??????????1-33%；

各組分之和為100%。??

進一步的，所述吸波材料還可以含有體積分數為0-50%的纖維。???

所述的氣凝膠優選為硅石氣凝膠；所述的磁性金屬粉末優選為鐵、鈷、鎳粉末或有機金屬粉末，或者為鐵、鈷、鎳中的任意兩種或三種形成的合金粉末或有機合金粉末。

所述的間規聚苯乙烯優選為注塑級間規聚苯乙烯。

進一步的：各組分的體積百分數為：

間規聚苯乙烯?????42-80%；

氣凝膠???????????20-50%；

磁性金屬粉末?????8-25%。??

硅石氣凝膠是以納米粒子聚集并以空氣為分散介質形成的非晶固體材料，具有超高比表面積和納米多孔等特性，比表面積可達500-1200m²/g，孔隙率可以達到80%-99.8%，孔徑一般為1-100nm。因其半透明的色彩和超輕重量，又被稱為“固態煙”。因其獨特的納米多孔特征，又具有良好的絕緣特性和阻燃特性，使氣凝膠廣泛應用于隔熱材料、隔音材料、催化劑、吸附劑、聲阻抗禍合材料、切侖可夫探測器、宇宙塵埃搜集器、藥物緩釋材料等。

間規聚苯乙烯（SPS）具有間規構型結構的聚苯乙烯。保留了無規聚苯乙烯的低密度和容易成型的優點，但熔點高達270℃，有很高的耐熱性。

本發明的另一目的在于提供一種吸波超材料的制備方法。

一種吸波超材料的制備方法，包括步驟：

A）采用正硅酸乙酯或水玻璃或硅溶膠為硅源，溶液形成二氧化硅凝膠；

B）通過超臨界干燥法或常壓干燥法將步驟A）所述凝膠制成硅石氣凝膠粉體；

C）將步驟B）所述硅石氣凝膠粉體加入混合至含有金屬粉末或有機金屬粉末的有機溶劑中，吸附納米金屬顆粒，制得硅石氣凝膠/金屬粉末或有機金屬粉末粉體；

D）將步驟C）制得的粉體進行間規聚苯乙烯滲透處理，制得吸波超材料。

進一步的是：還包括步驟：

E）在制得的吸波超材料進行表面金屬處理，并將電鍍后的表面蝕刻出一定形狀和排布規律的金屬微結構。

本發明也可以采用另外一種制備方法，包括步驟：

A）采用正硅酸乙酯或水玻璃或硅溶膠為硅源，溶液形成二氧化硅溶膠；

B）在二氧化硅溶膠中加入金屬粉末或有機金屬粉末，制得二氧化硅金屬粉末或有機金屬粉末凝膠；