[發明專利]一種木質復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110540310.2
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113322453B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 潘艷飛;黃金田;尹鼎文;郭強;趙勝利;戴馬音;王海龍;胡年廣
• 申請（專利權）人: 內蒙古農業大學
• 主分類號: C23C18/32
• 分類號: C23C18/32;C23C18/16;C23C18/20;C23C18/38;H05K9/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 趙徐平

本發明公開了一種木質復合材料的制備方法，以寬頻范圍內高吸收與低反射協同效應的木質復合材料為核心，從可控電磁梯度多層結構入手，設計以木材為骨架，采用連續化學鍍(先化學鍍Cu而后化學鍍Ni)和機械攪拌方法，構建可控電磁梯度“三明治”結構和特殊界面極化機制，調控正向電導梯度和負向磁梯度二者的電磁協同效應，實現穿透電磁波經歷一個特定“吸收?反射?吸收?反射?吸收”路徑，從而得到了一種可控電磁梯度Ni?Fe₃O₄@GO/Cu?中空纖維/木材多層結構復合材料。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，更具體的說是涉及一種木質復合材料的制備方法。

背景技術

隨著科技的高速發展，電器及電子設備的大量應用促進了科學技術飛速發展。特別是以電磁波為載體的現代通信技術極大地方便了日常交流，使世界變成“地球村”。但人類在享受電磁波帶來通信便利的同時，也承受著電磁輻射的傷害。隨著電子設備小型化、高度集成化的發展，人類所處的電磁環境越來越復雜。如何有效地防止電磁輻射對人體的傷害，已成為目前研究和開發防電磁輻射產品的重點。近年來，有關雙層和多層結構電磁屏蔽材料的研究及開發已成為電磁領域的研究熱點。研究表明，雙層電磁屏蔽材料的屏蔽效果較優于單層材料的屏蔽效果。

木材是自然界中最典型的生物復合材料，它是由多種化學成分和多種細胞天然復合而成，強重比大、隔熱、隔音性好、加工能耗低、對環境污染小、可再生、可自然降解等優點，是制備綠色高效型屏蔽材料的理想基材。

目前，用于電磁干擾屏蔽的材料大多采用反射過程，以盡量減少吸收。屏蔽體常采用可移動的載流子(電子或空穴)，其可以與輻射場中的電磁場相互作用。由于金屬中含有自由電子，于是金屬最常用到電磁屏蔽領域。金屬銅(Cu)是一種低電阻率金屬，電導高，屏蔽效果好；金屬鎳(Ni)常用作制備磁性材料，其具有優異的導電性、導磁性和導熱性，納米尺度的Ni還具有很好的超順磁性。

木質金屬復合材料作為一種質輕、易制備、屏蔽效能優良的材料，其制備技術發展較快。在木材表面覆蓋一層金屬可提高木材的電磁屏蔽效能、耐溫性、耐磨性及強度。非金屬材料表面金屬化方法有很多，主要有真空熱蒸發沉積、真空蒸鍍、濺射、化學氣相沉積、物理氣相沉積、電泳、電鍍、化學鍍、置換鍍等。化學鍍因具有操作簡單、成本低等優點而被廣泛應用。

20世紀80年代日本學者對木材化學鍍方面進行了大量研究，長澤長八郎團隊與張翠芬教授團隊針對木片刨花、單板化學鍍鎳以及制品的導電性和電磁屏蔽性進行了研究。品川俊一團隊針對木粉中添加金屬粉末和經過化學鍍的導電纖維制成板材做了大量研究，所制成的板材電磁波的屏蔽性能最高可達50dB左右，而對于經過化學鍍鎳的導電纖維制成板材在添加量為7.3％和9.0％時，所制成的板材的電磁破屏蔽性能就可以達到20dB和50dB左右。長澤長八郎團隊對化學鍍鎳的木片制成刨花板進行了防靜電和電磁屏蔽的分析，研究表明刨花板的體積電阻率與電磁屏蔽效果之間的關系，刨花板的體積電阻率越小，電磁屏蔽的效果越好。

傳統的電磁屏蔽材料大多采用單層鍍膜的形式，其缺點在于難以實現高頻波段的屏蔽，單層屏蔽薄膜只能在低頻波段內有相對較好的屏蔽效果；難以滿足高電磁屏蔽效能防護用品的要求；難以實現廣泛的電磁屏蔽。

相對于單層屏蔽材料，多層復合屏蔽材料在屏蔽結構的優化上有更大的設計空間，通過合理的優化設計，可使材料的屏蔽效能得到大大提高。

縱觀國內國外學者的研究成果，可以看出，制備高效木質金屬電磁屏蔽復合材料面臨以下問題：

①多層結構電磁屏蔽材料中可控蜂窩狀結構的引入是難點；

②方便、可控地一步法構建輕質可控電磁梯度多尺度界面結構有待進一步研究；

③寬頻范圍(2.0×10³-12.0×10³MHz)的電磁損耗可控且電磁屏蔽效能達80dB的輕質電磁屏蔽材料合成是難點；