[發(fā)明專利]石墨烯鐵氧體聚合物三元納米復(fù)合吸波材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810193826.2
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108251053B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅曦;張敬霖;杜兆富;于一鵬;盧鳳雙;吳濱;張建生;張建福
• 申請（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;H05K9/00
• 代理公司: 北京中安信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;張小娟

本發(fā)明屬于電磁波吸收材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯?鐵氧體?聚合物三元納米復(fù)合吸波材料及其制備方法。該復(fù)合吸波材料為導(dǎo)電聚合物均勻地包覆鐵氧體納米顆粒點綴的石墨烯納米粉末，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比包括：還原氧化石墨烯10％～30％，鐵氧體納米顆粒20％～40％，其余為導(dǎo)電聚合物。該吸波材料密度低，吸收強度高，有效吸波頻段寬，尤其在X波段變現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能，且能以超薄的涂層厚度2mm到達到超高的吸波性能?45dB，在飛行器的隱形技術(shù)、雷達和通訊設(shè)備的電磁屏蔽領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛力和市場前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁波吸收材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯-鐵氧體-聚合物三元納米復(fù)合吸波材料的制備方法。該材料可應(yīng)用于飛行器隱身、電磁屏蔽、電磁安全防護和微波暗室領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著軍事高科技的迅猛發(fā)展，世界各國攻防體系的探測、跟蹤能力也越來越強。而微波雷達是攻防戰(zhàn)中探測、跟蹤、識別的主要手段。吸波材料的應(yīng)用可以有效的提升武器吸收電磁波的能力，提高武器在戰(zhàn)爭中的存活能力和作戰(zhàn)效能。

鐵氧體是目前被研究的最多且發(fā)展最為成熟的磁損耗型吸波材料。鐵氧體在高頻波段下磁導(dǎo)率較高、電阻率較大，所以電磁波容易進入介質(zhì)并且快速衰減，而且由于價格較低廉且制備工藝簡單，已被廣泛應(yīng)用于雷達吸波材料領(lǐng)域。但隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭對偵察和反偵察的技術(shù)要求越來越高，理想的吸波材料應(yīng)具備“厚度薄、重量輕、吸收強、頻段寬”的特點。然而傳統(tǒng)的鐵氧體因其密度大和吸波頻段窄的缺點，阻礙了其在這一趨勢上的發(fā)展。

導(dǎo)電高聚合物是最具有代表性的介電損耗材料。它具有電損耗高、密度低、力學(xué)性能好、易于制備等優(yōu)點，但單一相導(dǎo)電高聚合物存在阻抗匹配特性較差、吸收頻帶窄、吸收性能弱等缺點。而石墨烯作為一種新型二維碳材料倍受到科學(xué)界各個領(lǐng)域的廣泛關(guān)，其獨特的二維層狀結(jié)構(gòu)使其具有高熱導(dǎo)系數(shù)(5300W/(m·K))、高介電常數(shù)、高電子遷移率(15000cm²/(V·s))、超大比表面積(2630m²/g)等特性。其中，石墨烯較高的介電常數(shù)、超大比表面積以及外層電子易極化弛豫特性使其可作為潛在的介電損耗基材，應(yīng)用于吸波領(lǐng)域。然而，單一石墨烯的吸波能力有它的局限性(R_Lmin＝-6.9dB)，這與石墨烯僅具有介電損耗特性，吸波機制單一有關(guān)。

所以，構(gòu)建一個由介電損耗與磁損耗結(jié)合的復(fù)合材料是改善阻抗匹配、擴大吸波帶寬和提高的單位吸收性能的有效方法，而現(xiàn)有技術(shù)中還未見有關(guān)的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有吸波材料技術(shù)的不足，通過還原組裝反應(yīng)和低溫聚合反應(yīng)，將石墨烯、鐵氧體和聚合物結(jié)合，提供一種石墨烯-鐵氧體-聚合物三元納米復(fù)合吸波材料，有效地提高了吸收入射電磁波的強度和擴大了吸波頻段范圍。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種石墨烯-鐵氧體-聚合物三元納米復(fù)合吸波材料的制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種石墨烯鐵氧體聚合物三元納米復(fù)合吸波材料，該復(fù)合吸波材料為導(dǎo)電聚合物均勻地包覆鐵氧體納米顆粒點綴的石墨烯納米粉末，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分比表示包括：還原氧化石墨烯10％～30％，鐵氧體納米顆粒20％～40％，其余為導(dǎo)電聚合物。

所述鐵氧體納米顆粒的粒徑為10nm～50nm。

所述導(dǎo)電聚合物為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚苯胺。

該復(fù)合吸波材料通過鐵氧體復(fù)合組元、還原劑、pH調(diào)節(jié)劑和氧化石墨烯分散液還原組裝反應(yīng)后，再與苯胺聚合反應(yīng)獲得；其中，

所述鐵氧體復(fù)合組元為FeCl₃和FeCl₂的混合溶液，或者為Fe(NO₃)₃和Fe(NO₃)₂的混合溶液；