[發明專利]一種輕質超寬頻碳化楊梅吸波材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910335839.3
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109879270B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 李宜彬;孫賢賢;赫曉東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發明公開了一種輕質超寬頻碳化楊梅吸波材料的制備方法，所述方法包括如下步驟：步驟一、將新鮮的楊梅洗凈，放入冷庫中冷凍；步驟二、將冷凍的楊梅放入冷凍干燥箱中，抽真空，冷凍干燥；步驟三、將冷凍干燥的楊梅進行高溫碳化。本發明的工藝簡單，只需要冷凍干燥和碳化即可實現。本發明制備的吸波材料具有輕質的優點，密度只有0.13g/cm³；同時可以實現在8~40GHz頻率范圍內的有效吸波，是其他生物質材料吸波頻寬的5倍左右，兼顧輕質和超寬頻的優勢。由于楊梅這樣特殊的球狀結構，使得其在不同的入射角情況下都有較好得吸波效果，這對應對雷達全方位、多角度的探測具有重要意義。

技術領域

本發明屬于吸波材料技術領域，涉及一種輕質超寬頻吸波材料的制備方法。

背景技術

科技飛速發展的同時，也使得多個頻段的電磁污染日益嚴重，影響人們的生活和工作。另一方面，雷達可以探測的電磁波頻率范圍逐漸增寬，為國家的國防建設增加了難題。因此，急需可以實現寬頻吸波的材料以解決電磁污染和國防安全問題。

近年來，吸波材料快速發展，其中碳材料如碳納米管、石墨烯、碳纖維及其復合材料等由于其輕質、化學穩定性好及優異的吸波性能而得到廣泛應用，但是這些碳材料一般制備工藝較復雜且成本高。所以近期，研究者們開始利用碳化的生物質作為吸波材料。生物質材料具有輕質、成本低的優點。例如碳化的秸稈、棉花、木頭等等雖然都具有較強的電磁波吸收強度，但是其有效吸波頻寬（反射損耗≤-10dB時，90%以上的電磁波被吸收，所以一般認為反射損耗≤-10dB的頻率范圍是有效吸波頻寬）較窄，都在7GHz以下，遠遠不能滿足現在寬頻吸波的要求。

發明內容

為了解決上述目前吸波材料工藝復雜、成本高、吸波頻段窄等問題，本發明提供了一種輕質超寬頻碳化楊梅吸波材料的制備方法。本發明考慮到材料本身的結構對吸波性能有重要的影響，選取具有多級結構的生物質楊梅作為前驅體，通過冷凍干燥去除楊梅中的水分同時保持其結構，之后通過碳化獲得一種輕質多孔碳材料，工藝簡單、成本低廉。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種輕質超寬頻碳化楊梅吸波材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將新鮮的楊梅洗凈，放入冷庫中冷凍。

本步驟中，冷庫的溫度為-5~-10℃，冷凍時間大于5h。

步驟二、將冷凍的楊梅放入冷凍干燥箱中，抽真空，冷凍干燥，冷凍干燥過程可以去除楊梅內部的水分，同時保持住楊梅本身的特殊結構。

本步驟中，冷凍干燥的具體步驟如下：先在168~240h內將溫度從-30~-20℃均勻升溫至0℃，然后在72~120h內將溫度從0℃升溫至20~30℃，最后在20~30℃保溫24~48h；

步驟三、將冷凍干燥的楊梅進行高溫碳化。

本步驟中，高溫碳化的具體步驟如下：以2~4℃/min的升溫速率將溫度從室溫升至300~400℃，在300~400℃保溫0.5~1.5h；繼續以4~7℃/min的升溫速率升溫至650~800℃，保溫30~120min；自然降溫至室溫。

本步驟中，高溫碳化可以在惰性氣體中進行，也可以在真空中進行。

相比于現有技術，本發明具有如下優點：

1、相比于其他碳材料，楊梅簡單易得，成本低。

2、本發明的工藝簡單，只需要冷凍干燥和碳化即可實現。

3、本發明制備的吸波材料具有輕質的優點，密度只有0.13g/cm³；同時可以實現在8~40GHz頻率范圍內的有效吸波，是其他生物質材料吸波頻寬的5倍左右，兼顧輕質和超寬頻的優勢。

4、本發明制備的吸波材料具有多級定向結構，且具有從外到內變密度的特點。