[發(fā)明專利]基于聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)的寬頻電磁波吸收材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611115882.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN107072128B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張昳;程紅飛;吳賽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發(fā)明涉及寬頻電磁波吸收材料，具體涉及一種基于聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)的寬頻吸波材料。該吸收材料對(duì)4～18GHz頻帶內(nèi)的入射電磁波具有顯著的吸收效果，且密度不超過(guò)25mg/cm³，厚度和面積可控。本發(fā)明所述的電磁波吸收材料的密度遠(yuǎn)小于羰基鐵、炭黑、碳纖維等吸波材料，每立方米總質(zhì)量不超過(guò)25g；對(duì)于頻率范圍在6～18GHz的微波，該電磁波吸收材料的反射率均在?10dB以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及寬頻電磁波吸收材料，具體涉及一種基于聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)的寬頻吸波材料。

背景技術(shù)

伴隨遙感測(cè)繪、移動(dòng)通信、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和雷達(dá)探測(cè)等信息技術(shù)的快速發(fā)展與普及，導(dǎo)致地表電磁輻射激增，對(duì)人類身體健康和電子設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。研究數(shù)據(jù)表明，處于高頻電磁場(chǎng)中的正常成人，經(jīng)受一定強(qiáng)度與時(shí)間的暴露，將產(chǎn)生身體不適感。嚴(yán)重者會(huì)引起神經(jīng)衰弱、植物神經(jīng)機(jī)能紊亂，視覺(jué)器官收到嚴(yán)重灼傷，同時(shí)生育機(jī)能也呈現(xiàn)顯著不良病象。

其次，電子電路系統(tǒng)的高度集成化，對(duì)電磁兼容提出了更高的要求。傳統(tǒng)吸波材料頻帶窄，吸收強(qiáng)度差，無(wú)法滿足多頻帶、高性能設(shè)備的工作需求。此外新型移動(dòng)端電子設(shè)備的快速普及，對(duì)吸波材料的重量提出更高的要求，而傳統(tǒng)吸波材料，如磁性金屬、金屬氧化物和陶瓷材料等，密度基本都在3.0g/cm³以上，無(wú)法滿足設(shè)備減重的需求。

再者，新型武器裝備對(duì)于吸波材料的需求，愈發(fā)重視“吸收強(qiáng)、頻帶寬、重量輕、厚度薄”等技術(shù)指標(biāo)，傳統(tǒng)吸波材料在這些指標(biāo)方面已經(jīng)無(wú)法良好兼顧。

綜合上述，開發(fā)一種輕質(zhì)寬頻吸波材料將對(duì)未來(lái)電磁波應(yīng)用和防治領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有電磁波吸收材料存在的不足，提出一種基于聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)的寬頻電磁波吸收材料。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案:

(1)將單層氧化石墨烯加入有機(jī)溶劑當(dāng)中，經(jīng)攪拌超聲處理0.5～1h，使單層氧化石墨烯均勻分散，單層氧化石墨烯的濃度為0.2～2.0mg/mL；

(2)將導(dǎo)電態(tài)聚苯胺加入到有機(jī)溶劑當(dāng)中，經(jīng)攪拌超聲處理0.5～1h，使導(dǎo)電態(tài)聚苯胺均勻分散，導(dǎo)電態(tài)聚苯胺的濃度為0.1～1.0mg/mL；

(3)將導(dǎo)電態(tài)聚苯胺溶液加入到單層氧化石墨烯溶液當(dāng)中，經(jīng)攪拌混合至均勻，導(dǎo)電態(tài)聚苯胺與單層氧化石墨烯質(zhì)量比在0.1～10之間；

(4)將步驟(3)所得的分散體系裝入反應(yīng)釜內(nèi)，密封后放入加熱烘箱內(nèi)，于150～250℃下反應(yīng)12～24h，待反應(yīng)釜外壁溫度降至室溫后，打開反應(yīng)釜，將所得產(chǎn)物聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移出來(lái)；

(5)用水置換出步驟(4)所得的聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)中的有機(jī)溶劑；

(6)在-40～-80℃溫度、壓力小于或等于100Pa低壓的環(huán)境里除去步驟(5)所得聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)中的水；

(7)將步驟(6)得到的聚苯胺石墨烯三維多孔結(jié)構(gòu)在惰性氣氛、100～400℃焙燒1～4h。

該電磁波吸收材料的密度為1.6～25mg/cm³。

其步驟(1)所述的單層氧化石墨烯是指由分子骨架由單層碳原子按照六邊形晶格排列而成，并含有含氧官能團(tuán)的二維平面材料；所述的單層氧化石墨烯的單片面積為1～6400μm²之間，厚度為0.3～3.0nm，氧含量為10～80wt％，含氧官能團(tuán)為羥基、羧基或環(huán)氧鍵中的一種或多種。

步驟(1)所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇或丁酮中的一種或一種以上混合物。