[發明專利]空心狀氮摻雜氧化鎳/鎳/碳復合材料、制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110051813.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112752496B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 梁瑾;孔杰;趙彬男;陳軍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 梁靜

本發明公開了一種空心花狀氮摻雜氧化鎳/鎳/碳復合材料的制備方法，涉及電磁吸收材料技術領域。包括如下步驟：S1、將水溶性鎳鹽、葡萄糖、六次甲基四胺依次分散于水溶劑中，于170～190℃水熱反應20～36h，獲得鎳/碳復合物；S2、在氮氣氣氛下，將S1獲得的鎳/碳復合物于700～900℃燒結2～4h后，再置于空氣氣氛中，加熱至250～350℃，保溫8～15min，即得所述空心花狀氮摻雜氧化鎳/鎳/碳復合材料。本發明采用前驅體熱解轉換多孔碳/金屬復合材料不僅有利于電磁波反射的多孔碳骨架，還在骨架內均勻引入納米金屬顆粒，增加了復合界面的同時，有利于提高阻抗匹配，增加吸收帶寬。

技術領域

本發明涉及電磁吸收材料技術領域，具體涉及一種空心花狀氮摻雜氧化鎳/鎳/碳復合材料、制備方法及應用。

背景技術

隨著電磁波技術的發現與高速發展，為現代生活提供了許多便捷，得益于電磁波技術，我們可以使用手機、微波爐、X射線。在軍事領域，衛星通訊、無線電波、雷達、醫療以及武器裝備都離不開電磁波。但任何事物都有兩面性，電磁波為我們帶來便利的同時也會對環境產生電磁污染、高頻電磁波也會對人體造成了一定的隱患，對電子器件造成電磁干擾。通常來說，電磁波根據波長可以分為L波段(1-2GHz)、S波段(2-4GHz)、C波段(4-8GHz)、X波段(8-12GHz)、Ku波段(12-18GHz)以及K波段(18-27GHz)等。高頻電磁波波長短、能量高，穿透力強，容易產生電磁干擾。低頻電磁波波長長，容易繞過障礙物，所以經常用于超視距雷達等。現代戰爭為了提高武器裝備的生存能力，降低裝備被雷達發現擊毀的概率，需要其具備“隱身性能”，即希望減少反射波以實現雷達隱身技術。

隱身材料，實際上就是能夠對電磁波產生吸收的材料，通過材料的損耗機制，可以將電磁波能量轉變成熱能，減少電磁波反射。早在二戰時期，美國空軍就將石墨加入飛機蒙皮當中，用于電磁波吸收。現如今各類先進戰機，例如美軍的F-22、F-35殲擊機以及B-2隱身轟炸機，中國的殲-20等戰機都具備隱身效果，優秀的隱身性能已經成為未來武器裝備的必備屬性。同時，對吸波材料也提出了新的要求。一般希望吸波材料具有“重量輕、吸收強、頻帶寬、厚度薄”的特點。除此之外，根據不同的使用環境希望材料具有優秀的耐熱性能、耐腐蝕性能以及穩定性能等。因此，電磁波吸收材料也成為了研究的重點及熱點。

傳統的單一電磁損耗機制的材料，由于自身特點，均存在缺陷。溫度高于居里溫度，以及頻率高于Snoke極限的場景，磁性材料無法實現吸波效果，介電型材料填充量高，在一些輕薄要求較高的場景也無法使用，電阻型材料由于不具有磁損耗，無法實現ε_r＝μ_r以實現較高的阻抗匹配，收效吸收帶寬窄。因此目前吸波材料的主要發展趨勢是將磁損耗型材料和介電損耗型材料進行復合，制備復合材料，增加吸波材料的損耗機制。同時展開對吸波材料微觀結構的探究，希望通過增加結構的多樣性，在吸波體內部構件豐富的反射結構。以實現拓寬吸收帶寬，增加吸收強度的目標。而碳/金屬復合材料在這些方面的優異的表現成為了近些年來研究的熱點。

碳/磁性粒子復合材料的制備方法除機械共混外主要有兩種，一是在現有的碳模板上進行復合，比如在石墨烯、碳納米管以及多孔碳模板，用沉積或化學鍍的方法與磁性材料復合，另一種方法則是通過自組裝的方法制備復合材料前驅體，通過熱解的方法最終制備復合材料。但是，對現有模板進行沉積磁性損耗劑的方法一般來說工序繁瑣，工藝復雜，并不適合大批量的制備，因此尋求一種制備工藝簡單的碳基金屬復合材料勢在必行。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述背景技術中的不足，本發明提供的一種空心花狀氮摻雜氧化鎳/鎳/碳復合材料、制備方法及應用。采用前驅體熱解轉換多孔碳/金屬復合材料不僅具有有利于電磁波反射的多孔碳骨架，還在骨架內均勻引入納米金屬顆粒，增加了復合界面的同時，有利于提高阻抗匹配，增加吸收帶寬。納米金屬顆粒還可以有效抑制磁性材料渦流帶來的趨膚效應，提高材料利用率。該復合材料使用氮元素對碳材料進行摻雜，可以將氮元素最外層電子軌道的孤對電子引入碳共軛體系中，提高碳材料的導電性，同時還可能對碳原子的費米能級產生影響，增加電子極化。