[發(fā)明專利]一種碳納米管基寬頻電磁波吸收蜂巢超材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112209733B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 權(quán)斌;黃嘯谷;陸孝馳;郭騰超;馬亞斌
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/524;C04B35/622;B33Y50/00;B33Y70/10;B33Y80/00;H05K9/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 沈進(jìn)

本發(fā)明公開了一種碳納米管基寬頻電磁波吸收蜂巢超材料及其制備方法，該步驟蜂巢超材料采用碳納米管和光敏樹脂作為漿料，然后利用三維全波電磁場仿真技術(shù)模擬仿真出超材料結(jié)構(gòu)，再采用光固化打印技術(shù)SLA將漿料進(jìn)行實(shí)物打印制備；最后在氮?dú)夥諊羞M(jìn)行煅燒處理，得到具有蜂巢結(jié)構(gòu)的碳納米管基寬頻電磁波吸收蜂巢超材料。本發(fā)明制備方法可有效地降低3D打印制備超材料吸波結(jié)構(gòu)的技術(shù)難度和原料成本，并避免不必要的原料使用造成的成本提高；可以在兼顧超材料吸波劑功能性的基礎(chǔ)上，提高周期性超材料吸波結(jié)構(gòu)接觸點(diǎn)的牢固性和接觸位點(diǎn)的精準(zhǔn)度，并縮短增材制造的周期；制備的蜂巢超材料吸波材料在2?18 GHz范圍內(nèi)具有超寬的有效電磁波吸收頻段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁波吸收材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳納米管基寬頻電磁波吸收蜂巢超材料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外用于寬頻電磁波吸收的的超材料結(jié)構(gòu)吸波器件，實(shí)現(xiàn)工藝主要有兩種，其都具備各自的一定優(yōu)勢，但也存在明顯的問題。其中一種手段主要是通過3D打印分層結(jié)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)所關(guān)注頻率范圍內(nèi)的寬頻電磁波吸收，其主要問題在于多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制備不僅會提高增材制造的難度，同時會大大增加打印原材料的用量和成本。以題目為“一種基于3D打印技術(shù)的結(jié)構(gòu)型寬頻吸波超材料”（DOI:10.7498/aps.67.20172262）的研究論文為例，其設(shè)計(jì)了一種三層寬頻吸波材料，表層和中間層為單元尺寸不同的周期陣列結(jié)構(gòu)，底層為吸波平板結(jié)構(gòu)，整體材料采用3D打印技術(shù)成功制備了該吸波材料。盡管通過多層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的吸收帶寬疊加使得吸波材料可以實(shí)現(xiàn)較寬頻率范圍的電磁波響應(yīng)，但是多層疊加打印的手段在提高增材制造難度的同時也會增加打印原材料的用量，提高產(chǎn)品的制造成本；另一方面，不同的元單元疊加設(shè)計(jì)確實(shí)可以有效地拓寬復(fù)合吸波材料的頻率響應(yīng)范圍，但是頻段的多重疊加又會造成打印原材料的浪費(fèi)使用及成本的增加。盡管通過提高打印機(jī)打印精度和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以減少原材料的使用量，但是其成本的使用依然遠(yuǎn)高于周期性超材料結(jié)構(gòu)吸波劑。另一種手段是通過吸波單元結(jié)構(gòu)的粘貼形成周期性超材料吸波結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)的明顯問題在于:依靠粘貼的方式將周期陣列結(jié)構(gòu)覆蓋在蒙皮上，一方面不能保證粘結(jié)界面的牢固性和粘結(jié)位點(diǎn)準(zhǔn)確度，另一方面制備所需的時間成本會大大增加。以題目為“一種角錐蜂窩結(jié)構(gòu)吸波材料制造技術(shù)”（技術(shù)編號：15855122）的專利為例，其利用覆板蜂窩吸波材料切割成特定的錐片形狀，每四片用膠黏劑粘結(jié)成正四面角錐體結(jié)構(gòu)，把角錐按矩陣粘貼在表面覆蓋蒙皮的吸波蜂窩板上，得到周期性蜂窩超材料吸波器件。粘貼連接的方式主要問題在于覆蓋蒙皮與角錐體之間的牢固性以及不同粘貼接觸點(diǎn)的一致性無法保證，同時其所耗費(fèi)的制備周期要比先進(jìn)的增材制造工藝要久的多。盡管通過機(jī)器指令操作可以提高覆蓋蒙皮與角錐體之間的牢固性以及不同粘貼接觸點(diǎn)的一致性，但是其制備周期仍要比增材制造長很多。目前，本領(lǐng)域中存在以下技術(shù)問題需要解決：1. 降低3D打印制備超材料吸波結(jié)構(gòu)的技術(shù)難度和原料成本，并避免不必要的原料使用造成的成本提高。2.在兼顧超材料吸波劑功能性的基礎(chǔ)上，提高周期性超材料吸波結(jié)構(gòu)接觸點(diǎn)的牢固性和接觸位點(diǎn)的精準(zhǔn)度，同時縮短增材制造的周期。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種碳納米管基寬頻電磁波吸收蜂巢超材料及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種碳納米管基寬頻電磁波吸收蜂巢超材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、按碳納米管和光敏樹脂的用量比1-5 g：200 mL，將碳納米管通過分散機(jī)均勻分散于光敏樹脂中，在分散機(jī)作用下，當(dāng)漿料的剪切力達(dá)到450 - 470 η / mPa·S，得到光固化打印的漿料；