[發(fā)明專利]一種具有雙負(fù)超材料性能的復(fù)合材料的制備方法

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• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110330719A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱軍;駱紅春
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08L101/00;C08K3/04;C08K3/08;C08J3/21
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 陳亮

本發(fā)明涉及一種具有雙負(fù)超材料性能的復(fù)合材料的制備方法,將聚烯烴彈性體、有機溶劑混合均勻，靜置使聚烯烴彈性體溶脹；將碳納米管與溶脹好的聚烯烴彈性體混合，然后干燥處理除去溶劑，得到碳納米管/聚烯烴彈性體復(fù)合材料；將導(dǎo)電銀膠與碳納米管/聚烯烴彈性體復(fù)合材料攪拌均勻，然后固化成型得到具有雙負(fù)超材料性能的復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明第一次利用絕緣高分子——聚烯烴彈性體作為基體制備了具有雙負(fù)性能的超材料，極大地擴大了超材料的應(yīng)用范圍，可以在隱身、微型天線和電子元器件等領(lǐng)域中應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有雙負(fù)超材料性能的碳納米管/聚烯烴彈性體復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率的雙負(fù)超材料性能分別有兩種產(chǎn)生途徑。首先是負(fù)介電常數(shù)的產(chǎn)生有Drude模型和Lorentz模型兩種。負(fù)磁導(dǎo)率的產(chǎn)生也有兩種完全不同的機理。一種情況是填料是磁性粒子的復(fù)合材料會產(chǎn)生負(fù)磁導(dǎo)率的現(xiàn)象。磁導(dǎo)率跟頻率的關(guān)系可以用兩種類型的磁共振來表示：疇壁運動和旋磁自旋運動。還有一種情況是體系中形成了大量的導(dǎo)電回路，這會在外加電磁場下產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而導(dǎo)致了負(fù)磁導(dǎo)率的產(chǎn)生。目前大多數(shù)研究都是利用磁性粒子或者金屬材料進(jìn)行雙負(fù)超材料的制備，制備得到的材料的介電常數(shù)負(fù)值極大無法與磁導(dǎo)率形成匹配，極大限制了其應(yīng)用。

因此采用控制碳納米管添加量控制碳納米管/聚烯烴彈性體復(fù)合材料的負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率，對于其在超材料領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。中國專利CN105860062A公開了一種具有負(fù)介電常數(shù)的碳納米管/聚苯胺納米粒子的制備方法，具體為：制備分散液A和分散液B，將分散液A置于結(jié)晶皿盛放的冰水混合物中，將結(jié)晶皿放置于以500-1000r/min的速度攪拌的磁力攪拌器上攪拌；待分散液A溫度低于10℃，在攪拌的同時，分散液B，60ml分散液需要滴加0.1-10min；在冰水浴中進(jìn)行6-12h；反應(yīng)后靜置12-48h；抽濾、干燥：得到所需產(chǎn)品，但是該專利中采用的原料為導(dǎo)電高分子-聚苯胺作為基體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有雙負(fù)超材料性能的復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種具有雙負(fù)超材料性能的復(fù)合材料的制備方法，包括：

將聚烯烴彈性體、有機溶劑混合均勻，靜置使聚烯烴彈性體溶脹；

將碳納米管與溶脹好的聚烯烴彈性體混合，然后干燥處理除去溶劑，得到碳納米管/聚烯烴彈性體復(fù)合材料；

將導(dǎo)電銀膠與碳納米管/聚烯烴彈性體復(fù)合材料攪拌均勻，然后固化成型得到具有雙負(fù)超材料性能的復(fù)合材料。

所述有機溶劑為甲苯、丙酮或正己烷中的一種。

所述聚烯烴彈性體與有機溶劑的質(zhì)量比為1:3。

所述聚烯烴彈性體與有機溶劑經(jīng)研磨混合均勻。

25℃下，溶脹時間為10-40min。

所述碳納米管的添加量為復(fù)合材料總質(zhì)量的1-10wt％。

所述干燥處理的溫度為30-40℃。

加入的導(dǎo)電銀膠與碳納米管的質(zhì)量比為0.5-1.5：0.01-0.1。

固化成型的壓力為1.0-10.0MPa，時間為2-18h。

一直以來，研究人員都是利用磁性顆粒(Fe,Co,Ni等)，導(dǎo)電高分子(聚苯胺，聚吡咯以及聚噻吩)或者碳材料(碳納米管，碳纖維以及石墨烯等)來實現(xiàn)雙負(fù)性能。本研究第一次利用絕緣高分子——聚烯烴彈性體作為基體制備了具有雙負(fù)性能的超材料，極大地擴大了超材料的應(yīng)用范圍，可以在隱身、微型天線和電子元器件等領(lǐng)域應(yīng)用。