[發明專利]一種生物質基吸波材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110224331.3
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113104903B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 任鵬剛;郭錚錚;張付東;任芳
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;C01B32/348;C01B32/318;H05K9/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 劉娜

本發明公開了一種生物質基吸波材料的制備方法，具體為：首先，將雞蛋的蛋清和蛋黃分離，并將蛋清攪拌至發泡狀態；再將發泡的蛋清先進行預冷，冷凍干燥，放入管式爐中進行高溫碳化，得到生物質碳；之后采用KOH對生物質碳進行活化并負載Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;，得到生物質基吸波材料。通過生物質碳的介電損耗和Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;的磁損耗的共同作用來削弱電磁波，使得制備的吸波材料具有優異的反射損耗和寬的吸收頻帶；同時，該制備方法簡便可行，綠色環保，具有較低的生產成本，易于批量化生產。

技術領域

本發明屬于吸波材料制備技術領域，具體涉及一種生物質基吸波材料的制備方法。

背景技術

電子和通信技術在日常生活、軍事和空間研究中的廣泛應用，在給人們生活帶來便利的同時，伴隨產生的大量電磁輻射不僅嚴重影響著人類的健康，而且對鄰近電子設備的正常工作造成干擾。采集、轉換和儲存電磁輻射被認為是控制電磁輻射的理想方法。吸波材料通過吸收、衰減入射電磁波，將入射電磁波轉化為熱能或其他形式能量耗散掉。吸波材料因其在軍事和民用領域的潛在應用而受到廣泛關注。理想的吸波材料應具有高的吸波性能、寬的有效吸收頻帶(反射損耗，RL-10dB)、重量輕等特點。根據電磁波損耗機理，吸波材料主要有介電損耗吸收材料和磁損耗吸收材料兩大類。然而，單一損耗機制的吸波材料很難達到理想的阻抗匹配，從而導致較差的吸波性能。介電損耗和磁損耗的有效結合可以更好地削弱電磁波，從而制得具有優異吸波性能的材料。

Fe₃O₄/碳基復合材料以其優異的力學性能、良好的損耗性能、綠色環保等優點，在吸波領域得到了廣泛的研究。眾所周知生物質是一種綠色、可再生的碳源，生物質碳是碳基復合材料的基本基體。生物質碳由于其自身的孔結構，大的比表面積，導電性，豐富的含氧官能團和簡單的制備過程，已經被廣泛地研究并且應用到吸波領域。雞蛋作為高氮含量的可再生蛋白質來源，由于貯藏壽命短和生產過程中的不合格(如血斑蛋、劣質蛋)而被大量浪費和丟棄。根據美國農業部經濟研究服務的數據，零售和消費者層面的損失雞蛋從食品供應是28億磅，這一產品損失約占雞蛋總供應的28％。如果這些過期不合格的雞蛋能被妥善利用，就能減少如此巨大的浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種生物質基吸波材料的制備方法，解決了現有吸波材料吸波性能差且吸收頻帶小的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種生物質基吸波材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，將雞蛋的蛋清和蛋黃分離，并將蛋清攪拌至發泡狀態；

步驟2，將發泡的蛋清先進行預冷，之后放入冷凍干燥機進行冷凍干燥；

步驟3，將經步驟2后得到的蛋清放入管式爐中并在氮氣氣氛保護下進行高溫碳化，得到生物質碳；

步驟4，采用KOH對經步驟3后得到的生物質碳進行活化，得到活化的生物質碳；

步驟5，對經步驟4后得到的生物質碳負載Fe₃O₄，得到生物質基吸波材料。

本發明的特點還在于，

步驟2中，預冷溫度為-24℃，預冷時間為12h；冷凍干燥的溫度為-60℃，壓強為20Pa，冷凍干燥時間為72h。

步驟3中，碳化條件為：以50～100mL/s的速率通入氮氣，以5℃/min的速率升溫至700℃并保溫3h。

步驟4中，具體如下：

步驟4.1，將生物質碳超聲分散在KOH溶液中，之后靜置4h；

KOH溶液的質量濃度為60g/L；生物質碳與KOH溶液的質量比為1：2；