[發明專利]一種碳泡沫材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110697222.3
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113415800B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 賀瑩瑩;龍巧巧;劉紅霞
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01G49/08;C09K3/00
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 胡嬌

本發明公開了一種碳泡沫材料及其制備方法和應用，屬于電磁波吸收應用技術領域。本發明的制備方法包括以下步驟：步驟1，制備Pickering乳液凝膠；步驟2，制備復合泡沫；步驟3，制備碳泡沫材料。本發明所制得的碳泡沫材料結構中鑲嵌著空心微球，孔壁上形成半球形凹凸結構，有效增加了孔面積，孔壁和微球上均勻摻雜有四氧化三鐵納米顆粒，超順磁性的四氧化三鐵納米顆粒平衡了碳泡沫材料的介電損耗和磁損耗之間的差距，并且改善碳泡沫材料的阻抗匹配，保證電磁波能夠進入到碳泡沫材料內部。本發明可以通過不同的壓縮應變調節或切換復合泡沫的電磁波吸收性能的強弱，滿足實際應用要求。

技術領域

本發明涉及電磁波吸收應用技術領域，特別是涉及一種碳泡沫材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著高頻高速的第五代(5G，450MHz～52GHz)通信技術的飛速發展，大規模雷達基站、各類無線通訊設備和相關智能電子產品極大地方便了人們的工作與生活。然而，隨之衍生的電磁(EM)輻射和電磁干擾不僅會影響敏感電子設備的性能及其正常運行，導致其信號被攔截和數據丟失，而且還會影響人類的健康，目前，電磁污染已經成為了一個嚴重的環境問題。

為了解決目前電磁污染嚴重的問題，需要吸波材料的吸收性能在外部刺激下具有智能、便捷地可調節性，包括：在低效弱吸收(RL–10dB)和高效強吸收(RL–20dB)之間可切換；對于不同電磁波波段(X波段8～12GHz；Ku波段12～18GHz；K波段18～27GHz)的吸收性能具有可控性。碳基多孔材料或導電聚合物復合材料具有可調節的導電性、大的比表面積以及質量輕的特點，滿足“薄、輕、寬和強”的電磁波吸收材料的需求，與其他納米材料相比，這些特性有助于它們在更低的含量下提供較大的導電損耗和極化損耗，在微波吸收應用中顯示出巨大的潛力，并引起了廣泛的關注。然而，目前吸波材料在外界刺激下的智能、便捷可調節性仍然較差。因此，開發和設計先進的智能吸波材料，使其能夠在外界刺激下實現便捷地調控電磁波吸收性能仍是一個挑戰。

發明內容

本發明的目的是提供一種碳泡沫材料及其制備方法和應用，以解決上述現有技術存在的問題，使碳泡沫材料能夠在機械變形下實現便捷地調控電磁波吸收性能。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明目的之一是提供一種碳泡沫材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，制備Pickering乳液凝膠：將石蠟和四氧化三鐵的混合溶液與納米纖維素和氧化石墨烯的水分散液混合，超聲，得到Pickering乳液凝膠；

步驟2，制備復合泡沫：將所述Pickering乳液凝膠冷凍，得到復合泡沫；

步驟3，制備碳泡沫材料：將所述復合泡沫進行退火處理，得到碳泡沫材料。

進一步地，步驟1中所述混合溶液的溶劑包括二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、正己烷和環己烷中的至少一種。

進一步地，所述石蠟和四氧化三鐵的混合溶液中，石蠟的濃度為10～50wt％，四氧化三鐵的濃度為0.1～3.5wt％。

進一步地，所述納米纖維素和氧化石墨烯的水分散液中，納米纖維素的濃度為0.2wt％，氧化石墨烯的濃度為0.3wt％。

進一步地，所述納米纖維素包括從植物原料中提取的纖維素納米晶和纖維素納米纖維中的一種或兩種。

進一步地，所述混合溶液與所述水分散液的體積比為1:5-7。

進一步地，步驟2中所述冷凍的溫度為-50℃，壓力為25Pa，時間為48-55h。

進一步地，所述退火處理的溫度為800℃，升溫速率為1-5℃/min。

本發明目的之二是提供一種根據上述制備方法制備得到的碳泡沫材料。