[發明專利]磁性鐵氧體碳基納米纖維吸波材料、制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110281142.X
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113026148A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 馬明亮;廖子健;劉燕燕;鐘國麟;童周禹;陳燕;王榮珍
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: D01F9/22
• 分類號: D01F9/22;D01F9/21;D01F1/10;H05K9/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 盛君梅

本發明屬于吸波材料技術領域，公開了一種磁性鐵氧體碳基納米纖維吸波材料、制備方法及應用，所述磁性鐵氧體碳基納米纖維吸波材料的制備方法將聚合物和溶劑混合后，適當加熱并攪拌均勻；將含有M與三價鐵離子的金屬鹽加入其中繼續攪拌；攪拌完全均勻后即得到紡絲前驅體，將前驅體溶液放入紡絲設備制備得到纖維；將紡得纖維放入烘箱干燥后，在空氣中預碳化，最后在氮氣氛圍中碳化得到鐵氧體納米纖維吸波材料。本發明相對于單元素金屬，鐵氧體可方便地通過改變合金組分來調控其靜磁性能以及電磁參數的匹配。使用較為簡便的靜電紡絲方法結合后期熱處理原位制備鐵氧體納米粒子鑲嵌的碳納米纖維，得到較好的吸波性能。

技術領域

本發明屬于吸波材料技術領域，尤其涉及一種磁性鐵氧體碳基納米纖維吸波材料、制備方法及應用。

背景技術

隨著當代社會的發展，電磁通訊技術和電子產品被越來越多的應用到人們的日常生活中。無論是人們辦公離不開的電腦、手機，家庭生活用的冰箱、彩電，再到人們手上的智能手環、遙控器等，人們生活愈發便利。但卻伴隨著電磁污染問題的逐漸加重，電磁波輻射現在被稱為第四大污染源。吸波材料，指能吸收或者大幅減弱其表面接收到的電磁波能量，從而減少電磁波的干擾的一類材料。研究證實，鐵氧體吸波材料性能較佳，由于其鐵磁性、室溫超順磁性、易于合成、成本低、分散性好、化學穩定性好等優點，在各個領域(鋰離子電池、纖維材料、光電轉換和微波吸收)得到了廣泛的應用。它具有吸收頻段高、吸收率高、匹配厚度薄等特點。現有的鐵氧體制備方法大多數為水熱法和熱還原兩步方式制備，步驟復雜，并且由于較高磁導率難以得到理想的阻抗匹配，導致吸波效果差。同時吸波材料在設計時，要考慮兩個問題：1)、電磁波遭遇吸波材料表面時，盡可能完全穿過表面，減少反射；2)、在電磁波進入到吸波材料內部時，要使電磁波的能量盡量損耗掉。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：現有鐵氧體吸波材料制備方法操作繁瑣、材料吸波性能不高。

解決以上問題及缺陷的難度為：1、傳統制備方法步驟復雜，且結構單一。2、制備的鐵氧體阻抗匹配差，難以獲得理想的吸波效果。3、若考慮與其他材料復合，需要考慮匹配效果，實驗難度進一步提高。

解決以上問題及缺陷的意義為：1、通過靜電紡絲方法簡化制備方式。2、一維結構可以增加電磁波的傳輸路徑，進一步衰減電磁波。3、一維結構可以組成三維網絡結構增加電磁波的反射次數，以此來衰減電磁波。4、通過簡便方法與介電材料碳復合，可以獲得更好的阻抗匹配，增強吸波性能。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種磁性鐵氧體碳基納米纖維吸波材料、制備方法及應用。

本發明是這樣實現的，一種磁性鐵氧體碳基納米纖維吸波材料的制備方法，所述磁性鐵氧體碳基納米纖維吸波材料的制備方法包括：

將聚合物和溶劑混合后，適當加熱并攪拌均勻；

將含有M與三價鐵離子的金屬鹽加入其中繼續攪拌；

攪拌完全均勻后即得到紡絲前驅體，將前驅體溶液放入紡絲設備制備得到纖維；

將紡得纖維放入烘箱干燥后，在空氣中預碳化，最后在氮氣氛圍中碳化得到鐵氧體納米纖維吸波材料。

進一步，所述金屬鹽中的M為Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺中的一種或幾種。

進一步，所述聚合物為聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈高聚物以提供碳源。

進一步，所述溶劑為N，N-二甲基酰胺、蒸餾水、無水乙醇溶劑溶解聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮。

進一步，攪拌過程，溫度為50-70℃，時間為6-24h，有助于溶劑更好的混合均勻。