[發明專利]一種核殼結構復合微波吸收材料

有效

• 申請號: 202010027635.6
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111117265B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 劉崇波;彭華龍;張祥;李詩夢;歐陽裕
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C08L91/06
• 分類號: C08L91/06;C08L79/00;C08K7/24;C09K3/00;H05K9/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明一種MOF衍生的核殼結構納米多孔碳@手性聚席夫堿鐵鹽復合微波吸收材料的制備方法，涉及一種復合吸波材料的制備方法。本發明是要解決現有的復合吸波材料存在制備方法復雜、制備條件嚴苛、成本高、材料密度偏大以及低頻段吸收性能較差的問題，而提供一種以HKUST?1為模板制備核殼結構納米多孔碳@手性聚席夫堿鐵鹽復合吸波材料的方法。本發明制備得到的微波吸收材料密度小、質量輕、低頻吸收效果佳、有效吸收帶寬較寬，并且具有良好的物理、化學性能和機械加工性能，制備工藝簡便，成本較低，適合大規模批量生產。

技術領域

本發明涉及微波吸收材料技術，具體地涉及一種MOF衍生的核殼結構納米多孔碳@手性聚席夫堿鐵鹽復合微波吸收材料。

背景技術

電磁波的廣泛運用極大的促進了人類社會的發展，同時也帶來各種問題。電磁波污染不僅對人體的健康造成不利的影響還干擾電子設備的正常工作，同時在軍工領域，武器裝備的電磁隱身能力可大大提高其作戰能力，將成為裝備的發展趨勢。因此微波吸收材料具有廣闊的應用前景，目前吸波材料正向著涂層厚度薄、質量輕、吸收帶寬、低頻段吸收強的方向發展。碳基材料具備質量輕、穩定性好等優異的理化性質，有望成為優異的吸波材料。

中國專利“一種La-Ce二元摻雜鋇鐵氧體吸波材料及制備方法”（公開號：CN110511013A）提供了稀土摻雜的鋇鐵氧體吸波材料的制備方法，采用溶膠凝膠法，以鐵鹽、鋇鹽、稀土鹽和檸檬酸為原料制備得到溶膠，將濕溶膠干燥后在馬弗爐中高溫熱解就得到了La-Ce二元摻雜鋇鐵氧體吸波材料。該方法制備得到吸波材料最大的反射損耗僅為-8dB左右，且材料密度較大，難以實際應用。中國專利“一種多孔碳基電磁吸波劑及其制備方法”（公開號：CN 108521754A）提供了一種二維片狀的結構的碳材料的制備方法，采用溶劑熱法，以鐵鹽、鎳鹽為金屬離子，對苯二甲酸為有機配體合成了雙金屬MOF前驅體Fe₂Ni MIL-88，然后將此前驅體在惰性氣體的氛圍下熱解后再酸洗處理即得到了二維片狀結構的材料，該方法得到的碳材料質量較輕，吸收頻帶較寬，但吸收能力不強，尤其是低頻段的微波吸收性能較差。南京航空航天大學的姬廣斌教授課題組采用水熱溶劑熱法，以鈦酸異丙酯和對苯二甲酸為原料合成了鈦基MOF MIL-125(Ti)，然后以此為前驅體高溫熱解得到Ti/C復合吸波材料，其微波吸收能力較好，吸收帶寬較寬，但是低頻段吸收性能較差（J.N. Ma,W. Liu, X.H. Liang, et. al. Nanoporous TiO₂/C composites synthesized fromdirectly pyrolysis of a Ti-based MOFs MIL-125(Ti) for efficient microwaveabsorption. Journal of Alloys and Compounds 728 (2017) 138-144）。目前的吸波材料在吸收強度、有效吸波頻帶寬、密度、厚度和性能的穩定性等有改進，但是現在仍存在一些問題需要解決：1、吸收強度和有效吸收頻帶寬仍然需要提高；2、低頻段（2-6GHz）的吸波性能較差；3、吸波性能與材料微觀結構之間的關系仍然不明確。

本發明采用溶劑熱法制備HKUST-1，然后以HKUST-1為模板在氮氣中熱解得到碳基材料，去除碳基材料中的金屬后與手性聚席夫堿鐵鹽原位聚合就得到了核殼結構納米多孔碳@手性聚席夫堿鐵鹽復合微波吸收材料。通過改變納米多孔碳以及手性聚席夫堿鐵鹽的制備條件，調控納米多孔碳與手性聚席夫堿鐵鹽的最佳質量比，從而獲得吸波性能優異的納米多孔碳@手性聚席夫堿鐵鹽微波吸收材料。與授權專利相比工藝簡單，成本低，材料的穩定性和可加工性能優良、質量輕，在吸收強度、吸收帶寬和低頻段的吸收效果都有明顯提升。在厚度為1.65mm，納米多孔碳與手性聚席夫堿鐵鹽的質量比為4-20:1時，展現出了優異的吸波性能，有效吸收帶寬都大于4GHz。當納米多孔碳與手性聚席夫堿鐵鹽的質量比為10:1時，在厚度為1.9mm時，最強的反射損耗RL可達-46.9dB，并且最大有效吸收帶寬可達5.6GHz。當納米多孔碳與手性聚席夫堿鐵鹽的質量比為15:1時，厚度為5.49mm時在低頻段吸收性能出色，在3.89GHz出取得了-60.8dB的最大反射損耗，性能比現有的納米多孔碳以及席夫堿吸波材料更加優異。