[發明專利]一種封裝鎳的硼、氮共摻雜碳納米管吸波材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110754356.4
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113336219A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 薛衛東;盧正;高小洪;趙睿
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16;B22F1/00;B22F1/02;B22F9/16;B82Y30/00;B82Y40/00;C09K3/00
• 代理公司: 成都正煜知識產權代理事務所(普通合伙) 51312
• 代理人: 李龍

本發明公開了一種封裝鎳的硼、氮共摻雜碳納米管吸波材料及其制備方法，所述方法包括：將氫氧化鈉和硼氫化鈉溶解于水中，混合均勻得到溶液。配置好的溶液在機械攪拌過程下緩慢且勻速的滴加入六水氯化鎳的水溶液中，溶液中將會出現沉淀硼化鎳，經過濾、清洗、烘干得到硼化鎳。將硼化鎳與雙氰胺按比例混合并研磨均勻。將混合均勻的硼化鎳和雙氰胺的混合物在惰性氣氛下進行高溫煅燒處理，即可得到最終材料。本發明方法工藝簡單，可重復性強，制得的封裝鎳的硼、氮共摻雜碳納米管吸波材料具有質量輕，耐腐蝕，吸波性能好等特點。制得的碳納米管的管徑均勻，鎳的摻雜使其具有磁性損耗，作為吸波材料具有優異的電磁吸波性能。

技術領域

本發明涉及到一種封裝鎳的硼、氮共摻雜碳納米管吸波材料的制備方法及其應用，屬于吸波材料技術領域。

技術背景

隨著無線電技術和電子設備的飛速發展，無線電技術在帶給我們生活上極大便利之時，同時電磁輻射的存在可能會引起電磁干擾其他正常工作設備和損傷人體器官的可能性。因此迫切需要開發一種能夠吸收衰減不需要的電磁波的吸波材料。電磁波通過吸波材料時，入射功率會分成反射功率、吸收功率和透射功率。其中吸波材料的凹凸性可以形成多次反射延長電磁波的傳播途徑，進一步增強吸收器的吸收能力。電磁吸收材料主要是利用介電損耗和磁滯損耗將不需要的電磁波轉化為熱能。磁損耗主要由渦流損耗、磁疇共振和磁滯引起。在吸波材料的實際運用中還需要具備耐腐蝕、輕質量、強的吸收能力、寬的吸收帶寬等特性。

碳納米管是一種一維碳材料，由于它可看作是少層石墨烯卷曲所形成的，因此它也具有和石墨烯類似的特性例如，較好的導電性，較高的化學惰性。并且碳納米管還具有良好的傳熱性能，作為吸波材料時能很好的將電磁波能量轉化為的熱能很快的散發出去。碳納米管較高的比表面積會造成多重散射，對碳納米管的摻雜會使得缺陷增加，和懸掛鍵增多，容易形成界面極化。綜上所述，碳納米管作為典型的一維碳基材料，相較于傳統重金屬吸波材料例如鐵、銅等具有質量較輕，柔韌性較好、耐腐蝕等優勢，是一種具有極大潛力的吸波材料。由于磁性顆粒對電磁波吸收表現良好，因此碳納米管與磁性顆粒復合使得材料的飽和磁化強度更大，Snoek極限更高，從而確保了更好的電磁吸波性能。

目前關于碳納米管作為吸波劑的研究有很多。例如，Bao Tianjian等人成功制備出Co-MWCNTs，其制備的復合材料在15.2GHz的頻率下，反射損失達到-21.41dB。與純的MWCNTs相比，復合了Co的吸波材料在8.4GHz多了一個吸收峰，顯示出復合金屬使得碳納米管材料的吸波潛力變大。(Bao Tianjian，Zhao Yan，Su Xiaofeng.Astudy of theelectromagnetic properties of cobalt-multiwalled carbon nanotubes(Co-MWCNTs)composites[J].Materials Science and Engineering B，2011(176)：906-912)。ChenWang等人利用化學鍍的方法制備出了CNTs復合Fe-Co合金的吸波材料，具體是使用化學鍍在碳納米管表面鍍上一層Fe-Co合金，其制備的復合材料在13.5GHz有強的吸收峰，反射損耗值為-21.4dB。反射損耗低于-10dB的帶寬有4.6GHz。沈曾民等人成功制備出碳納米管表面附著鎳的吸波材料，具體方法是在碳納米管表面鍍上鎳后與環氧樹脂混合制成涂層。結果表明添加鎳之后，反射損耗小于-5dB的最大吸收帶寬有4.60GHz，-10dB的吸收最大帶寬有2.23GHz。綜上所述，碳納米管復合材料作為吸波劑具有較大的潛力。但是目前較多的碳納米管復合材料存在以下幾個問題：

(1)復合金屬的碳納米管相較與未復合的吸收帶寬有增加的趨勢。但是制備的大多數金屬都是通過鍍膜的形式沉積在碳管表面，在實際應用中不耐腐蝕。

(2)一般的碳納米管復合材料反射損耗小于-10dB的吸收帶寬都較窄。

(3)且一般的碳納米管極少情況下能在不同厚度下都具有較好的吸波性能。

(4)碳納米管復合金屬制備方法較多都采用CVD的方法無法實現規模化大批量生產，不利于實際工業生產。

發明內容