[發明專利]一種輕質多孔吸波材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201710732684.8
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107652946A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 張濤;岳學杰;邱鳳仙;楊冬亞;戴玉婷;徐吉成;笪祖林
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;H05K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，涉及輕質多孔結構吸收微波材料的制備，具體涉及一種輕質多孔吸波材料的制備方法及其應用。

背景技術

隨著電子技術的高速發展，電子、電氣設備或其他信息系統越來越廣泛的應用于人們的日常生活、工作生產的各個領域。電子設備的廣泛使用和發展，給人們生活帶來很大的便利，也極大地促進了社會經濟的快速發展，但所帶來的電磁輻射對于人類健康和生態環境產生很大的影響。如果不加有效控制的電磁輻射造成各種電子設備之間的干擾，甚至將導致故障。因此，研究和利用吸波材料對電磁輻射的有效控制對于改善電磁環境、提高人類生活質量具有極其重要的意義。

目前，根據對電磁波的損耗機理的研究，吸波材料可分為電磁損耗型和電阻損耗型，通過電損耗與磁損耗轉化為熱能，實現對入射電磁波的吸收。以來源廣泛、成本低廉的植物果皮為原料，通過提取果皮獲得的纖維碳氣凝膠，具有氣凝膠密度低、折射率低、空隙率高、比表面積大的優點，且具有優異的電損耗能力，不足的是碳氣凝膠不具有電磁損耗性能。鐵酸鎳作為在工業上廣泛使用的軟磁性材料，具有良好的超順磁性，兼具較好的阻抗匹配和電磁損耗特性，但是其密度大、溫度穩定性差的特點限制了其在現實中的應用。

利用碳氣凝膠比表面積大和鐵酸鎳納米晶電磁損耗的特性，將鐵酸鎳納米晶與碳氣凝膠復合，不僅克服了碳氣凝膠無電磁損耗性能的不足，而且減少了鐵酸鎳納米晶的使用量，并提高鐵酸鎳的穩定性，獲得同時具有電損耗與磁損耗、波阻抗匹配良好、吸收頻帶寬的新型輕質多孔吸波材料。該材料可通過電損耗、磁損耗、界面極化損失以及多步反射吸收電磁波，實現入射波寬頻強吸收。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是公開一種輕質多孔鐵酸鎳/生物質碳氣凝膠吸波材料的制備方法，所制得材料具有良好的波阻抗匹配、較強的電損耗與磁損耗性能。

一種輕質多孔吸波材料的制備方法，包括如下步驟：

a）果皮的預處理：將植物果皮在有機溶劑中浸泡2～5h，用乙醇和去離子水交替洗滌2～4次，機械粉碎；

b）果皮纖維的剝離：按每100g預處理果皮加入100～300 mL濃度為0.1～1mol/L的堿溶液計，優選200 mL，0.5mol/L，于70～100℃水浴鍋中加熱3～10h，優選90℃加熱7h，取出后抽濾分離，將濾渣洗滌至中性，得濕潤的果皮纖維；

c）碳氣凝膠的制備；按上述果皮纖維與去離子水的體積比為1:1～1:3，優選1:1計，將果皮纖維與去離子水混合均勻，在-70～-40℃冷凍干燥30～40h，優選-55℃凍干35h，得纖維氣凝膠；將所得纖維氣凝膠置于管式爐中，氮氣保護下從室溫以6℃/min的升溫速率升溫至350～500℃炭化1～4h，優選400℃炭化2h，然后降至室溫，得碳氣凝膠；

d）鐵酸鎳/碳氣凝膠的制備：按鎳鹽與鐵鹽的摩爾比為1：2計，將0.01～0.2mol/L，優選0.1mol/L的鎳鹽溶液與0.01～0.2mol/L，優選0.1mol/L鐵鹽溶液混勻，將0.1～1mol/L，優選0.1mol/L的堿溶液逐滴加入混合溶液至pH為8～9，得混濁液；按4～8mg/L計，將所制得的碳氣凝膠與混濁液加入反應釜中，150～200℃下反應7～16h，優選180℃下反應10h，取出用去離子水洗滌2～5次，常溫干燥4～8h，得鐵酸鎳/碳氣凝膠吸波材料。

本發明較優公開例中，步驟a）所述果皮為香蕉皮、蘋果皮、榴蓮皮、橘子皮、西果皮、柚子皮等中的一種或多種的組合。

本發明較優公開例中，步驟a）所述有機溶劑為甲苯、氯仿、對二甲苯、乙醇、鄰二甲苯、四氫呋喃、環己烷等中的一種或多種的組合。

本發明較優公開例中，步驟b）所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水溶液等中的一種或多種的組合。

本發明較優公開例中，步驟d）所述鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳、溴化鎳、硝酸鎳、乙酸鎳、甲酸鎳等中的一種或多種的組合。

本發明較優公開例中，步驟d）所述鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、檸檬酸鐵、醋酸鐵等中的一種或多種的組合。

本發明較優公開例中，步驟d）所述的堿溶液為NaOH溶液、KOH溶液、氨水溶液等中的一種或多種的組合。

本發明的另外一個目的，在于公開了所制得的輕質多孔鐵酸鎳/碳氣凝膠吸波材料的應用。