[發(fā)明專利]異質(zhì)原子摻雜木本植物基電磁波吸收材料及其制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN112469259A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雪峰;胡海華;李逸興;鄭蕓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00;H01Q17/00;C01B32/05
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發(fā)明屬于電磁波吸收領(lǐng)域，公開了異質(zhì)原子摻雜木本植物基電磁波吸收材料及其制備方法。利用高溫裂解等技術(shù)手段將異質(zhì)元素原位摻雜于木本植物基材料的天然孔道結(jié)構(gòu)內(nèi)部，同時(shí)利用此天然結(jié)構(gòu)，構(gòu)建具有三維直通孔結(jié)構(gòu)的高性能電磁波吸收材料；其中，所述的木本植物為竹子、硬木、軟木中的任一種類；所述的異質(zhì)原子為B、N、O、S、P等中的一種或多種。本發(fā)明中的異質(zhì)原子摻雜木本植物基電磁波吸收材料，具有價(jià)格低廉、電磁波吸收性能良好、覆蓋頻率寬、原料廣泛、環(huán)境友好、制造工藝簡(jiǎn)單和過(guò)程可控等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁波吸收領(lǐng)域，涉及一種結(jié)構(gòu)獨(dú)特、性能優(yōu)異且環(huán)境友好的異質(zhì)原子摻雜木本植物基電磁波吸收材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著電子信息行業(yè)的高速發(fā)展，不同種類的電子設(shè)備以及不同頻率的通訊電磁波已經(jīng)在人類的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。但是這些電子以及通訊設(shè)備工作時(shí)，例如計(jì)算機(jī)、電視、智能家居、移動(dòng)電話、通信基站、廣播發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、射頻感應(yīng)及介質(zhì)加熱設(shè)備、射頻及微波醫(yī)療設(shè)備等，將會(huì)不和避免地產(chǎn)生形式、頻率、強(qiáng)度各不相同的電磁輻射。這種看不見、摸不著的電磁污染源日益受到各界的關(guān)注，被人們稱為“隱形殺手”，已成為繼水污染、大氣污染、噪聲污染之后的第四大污染。為了減少這類隱形污染，電磁波吸收功能材料逐漸引起人們廣泛的關(guān)注。

木本植物作為一種天然可再生、綠色環(huán)保的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，具有來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，易用加工和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。這種天然材料內(nèi)部具有獨(dú)特的三維直通孔結(jié)構(gòu)。但是，其本身對(duì)電磁波并沒(méi)有吸收或屏蔽作用。使用上述材料作為基體材料，利用相關(guān)技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行改性處理，開發(fā)一種具有電磁波吸收作用的復(fù)合型材料，不僅可以降低制備成本，制備成環(huán)境友好型材料，同時(shí)也對(duì)推進(jìn)信息時(shí)代的高速發(fā)展具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種異質(zhì)原子摻雜木本植物基電磁波吸收材料及其制備方法。通過(guò)在高溫碳化過(guò)程中利用化學(xué)手段原位將異質(zhì)原子摻雜于木本植物碳材料基體中，構(gòu)建一種高效的電磁波吸收材料和環(huán)境友好型材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種異質(zhì)原子摻雜木本植物基電磁波吸收材料制備方法，包括步驟如下：將木本植物利用高溫裂解法，在異質(zhì)元素對(duì)應(yīng)的氣體氛圍中，將異質(zhì)元素原位摻雜于木本植物基碳材料，構(gòu)建具有三維直通孔結(jié)構(gòu)的高性能摻雜型電磁波吸收材料。

所述的木本植物為竹子、硬木、軟木中的一種或兩種以上。

所述氣氛為硼烷、氨氣、氧氣、空氣、硫化氫、磷烷氣體中的一種或兩種以上。

所述的異質(zhì)原子為B、N、O、S、P中的一種或兩種以上。

所述高溫裂解法，即進(jìn)行高溫碳化，碳化溫度為300～1000℃，碳化時(shí)間為1～5h。

高溫裂解之前將木本植物進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為室溫～200℃，干燥時(shí)間為1～30天；再將經(jīng)過(guò)干燥處理的樣品送入管式爐高溫裂解。

進(jìn)一步，所述的木本植物的微通道骨架直徑在1～100μm。

所述的木本植物為包括杉木、水曲柳、槐木、柚木、花梨、紫檀、柳安、橡木、美國(guó)白楊、西非櫻紅木、西非梨木、櫸木中的一種或兩種以上。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種異質(zhì)原子原位摻雜木本植物基碳系電磁波吸收材料及其制備方法，具有電磁波吸收性能良好，覆蓋頻率較寬、成本低廉、原料廣泛，制造工藝簡(jiǎn)單和過(guò)程可控等優(yōu)點(diǎn)。因異質(zhì)原子摻雜在微波頻段下的介電響應(yīng)性能，大大提高電磁波在材料中的介電損耗。同時(shí)，木本植物自身具有的三維多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了電磁波在材料內(nèi)部的多重反射效應(yīng)，提高電磁波吸收性能，達(dá)到寬頻段的高性能吸收效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法中微波吸收體制備方法流程圖。

圖2為本發(fā)明方法實(shí)施例1中微波吸收體微觀結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖a-d分別為不同分辨率下的SEM表征結(jié)構(gòu)示意圖。