[發明專利]一種碳納米管基吸波超材料基材及其制備方法

在審

• 申請號: 201610919172.8
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN107974069A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 洛陽尖端技術研究院;洛陽尖端裝備技術有限公司
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L23/16;C08L83/04;C08L23/22;C08K13/04;C08K7/24;C08K5/14;C08K5/09;C08K3/06;C08K5/54
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,盧軍峰

技術領域

本發明涉及材料領域，更具體地，涉及一種碳納米管基吸波超材料基材及其制備方法。

背景技術

近年來，吸波超材料在實現軍事設備的雷達隱身、防止電磁污染等方面發揮了重要的作用。好的吸波材料能夠有效地吸收和衰減入射到其表面的能量，有效地降低電磁波在物體表面的反射、散射和透射，從而實現隱身的目的。

碳納米管有著奇特的導電性質，它會因石墨烯形成碳納米管時的卷曲方式不同而呈現出金屬性和半導體性，可以在金屬性和半導體性之間變換。碳納米管具有自身獨特的力學、電學和光學性質。隨著直徑和構型不同，其導電能力各有差異。由于碳納米管的特殊結構和介電性質，其擁有較強的寬帶微波吸收性能，發射到該材料表面的電磁波被吸收，不產生反射。加上碳納米管具有重量輕、厚度薄、柔性好以及可壓縮等優異的力學性質，因此，可用于隱形材料、電磁屏蔽等。

目前，在國防軍事領域中，隱身技術的研究至關重要，而對碳納米管、石墨烯等新型隱身材料的研究和應用則是隱身技術發展的重要基礎和關鍵。由于傳統的吸波超材料主要采用聚四氟乙烯等低介電常數的材料作為基材，電磁參數可調空間有限，導致吸波超材料的吸波性能優化空間有限，且力學性能有待進一步提高等問題，因此對碳納米管等新型吸波超材料的研制和開發變得愈發重要。

發明內容

本發明通過在生膠中加入表面能較低的碳納米管粉末，調控了吸波超材料基材的電磁參數，可實現超材料基材的寬頻段高吸收，并且可以作為未來隱身武器裝備的潛在應用材料。

生膠為基材提供了必要的柔性、高沖擊模量等。助劑的使用提高了碳納米管粉末在生膠中的分散性，并通過與生膠發生硫化反應提高制備的碳納米管基吸波超材料基材的力學性能。因此，加入助劑，混合均勻后熱壓成型可以得到具有隱身作用的吸波超材料基材。同時通過調節各個組分的配比，可以制備可貼附的輕質碳納米管基吸波超材料基材。本發明的碳納米管基吸波超材料在提高傳統吸波超材料力學性能的同時提高了吸波超材料基材的隱身性能。

本發明提供了一種制備碳納米管基吸波超材料基材的方法，包括：將碳納米管加入到生膠中，并加入助劑，其中，所述助劑包括硫化劑和分散劑；放入密煉機內混合均勻，得到混合物；將所述混合物放入熱壓機中熱壓成型，晾干，得到所述碳納米管基吸波超材料基材。

在上述方法中，其中，所述生膠包括聚氨酯、三元乙丙橡膠、硅橡膠、丁基橡膠中的一種或多種。

在上述方法中，其中，所述硫化劑包括過氧化二異丙苯和硫磺中的一種或兩種。

在上述方法中，其中，所述分散劑包括硬脂酸和硅烷偶聯劑中的一種或兩種。

在上述方法中，其中，所述生膠、所述碳納米管和所述助劑的質量比為100：0.1～5：1.5～13。

在上述方法中，其中，所述硫化劑和所述分散劑的質量比為1～5：0.5～8。

在上述方法中，其中，所述密煉機的溫度為60～100℃。

在上述方法中，其中，所述熱壓機熱壓成型的溫度為150～200℃。

在上述方法中，其中，所述熱壓機熱壓成型的壓力為5～25MPa。

在上述方法中，其中，所述熱壓機熱壓成型的時間為10～60min。

本發明還提供了一種根據以上方法制備的碳納米管基吸波超材料基材。

通過本發明提供的制備碳納米管基吸波超材料基材的方法，得到了具有隱身作用的吸波超材料基材，可作為未來隱身武器裝備的潛在應用材料。碳納米管調控超材料基材的電磁參數，助劑提高了碳納米管在生膠基體中的分散性，并且碳納米管通過與生膠發生硫化反應提高了制備的碳納米管基吸波超材料基材的力學性能。此外，本發明的碳納米管基吸波超材料基材的隱身性能優于傳統吸波超材料的隱身性能。

附圖說明

圖1是碳納米管基吸波超材料基材的制備流程示意圖。

具體實施方式

下面的實施例可以使本領域技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。

本發明的碳納米管基吸波超材料基材的制備方法，選用碳納米管粉末、生膠和助劑混合，在密煉機內混合均勻，得到的混合物放入熱壓機中熱壓成型，晾干，得到碳納米管基吸波超材料基材。通過設置碳納米管粉末、生膠和助劑的比例，使得表面能較低的碳納米管粉末在生膠基材中具有良好的分散度和優異的力學性能，可以制備力學性能優良的可貼附的輕質碳納米管基吸波超材料基材。