[發明專利]一種磁性金屬納米顆粒修飾的碳空心球吸波材料及其制備方法

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• 申請號: 202110863091.1
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113597247A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 曾濤;廖承昊;陳云霞;廖祖光
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;H01Q17/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉丹丹

本發明提供了一種磁性金屬納米顆粒修飾的碳空心球吸波材料及其制備方法，屬于吸波材料技術領域。本發明的磁性金屬納米顆粒修飾的碳空心球吸波材料包括碳空心球和磁性金屬納米顆粒；所述磁性金屬納米顆粒位于碳空心球的內外壁表面；所述磁性金屬納米顆粒為Ni、Co或Mn納米顆粒。本發明利用磁性金屬納米顆粒對碳空心球進行修飾，可以在兩者接觸界面上形成不穩定的極化中心，造成大量的空間極化電荷積累，有利于電磁波的吸收，提升RL值；同時在電磁波交變電場下渦流損耗及磁滯損失進一步提升RL值。此外，本發明通過引入磁性金屬納米顆粒還可以解決碳空心球空間阻抗匹配性差的問題，減少吸波材料界面處對電磁波的反射，從而提高其吸波性能。

技術領域

本發明涉及吸波材料技術領域，尤其涉及一種磁性金屬納米顆粒修飾的碳空心球吸波材料及其制備方法。

背景技術

吸波材料是能夠將不同波段的電磁波吸收并將其轉化成其它能量(熱能、電能、動能等)耗散或使得電磁波發生相干相消的一類材料，在現代軍事、信息技術(安全)等領域有著廣泛的應用。吸波材料可根據其理化性質、形貌設計或材料復合等方式進行吸波性能的裁剪，實現對特定頻段電磁波良好的吸收并同時兼顧“薄、輕、寬、強”特點。

介孔碳空心球由于其獨特的幾何形貌，即表面納米級的貫穿孔洞以及中空球形腔體，特別適合電磁波進入其中進行多次反射衰減，易實現本體材料的高性能吸收。碳基材料屬于電介質型吸收材料，具有較高的介電損耗，然而其磁導率低，空間阻抗匹配性差，限制了反射損耗(RL值)的進一步增大，因此該類型材料的吸收性能仍可在本體材料的基礎上進一步得到改善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磁性金屬納米顆粒修飾的碳空心球吸波材料及其制備方法，本發明通過提高吸波材料的磁導率和空間阻抗匹配性，增大了反射損耗，進一步提高了材料的吸波性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種磁性金屬納米顆粒修飾的碳空心球吸波材料，包括碳空心球和磁性金屬納米顆粒；所述磁性金屬納米顆粒位于碳空心球的內外壁表面；所述磁性金屬納米顆粒為Ni、Co或Mn納米顆粒。

優選的，所述碳空心球的直徑為200～300nm，壁厚為20～50nm。

優選的，所述磁性金屬納米顆粒的粒徑為5～10nm。

本發明提供了上述方案所述碳空心球吸波材料的制備方法，包括以下步驟：

將氨水、醇-水混合溶劑和四丙氧基硅烷混合，發生水解反應，形成SiO₂核，得到水解液；

向所述水解液中加入間苯二酚和甲醛，發生酚醛縮合和包覆反應，固液分離后，得到酚醛樹脂包覆SiO₂；

將所述酚醛樹脂包覆SiO₂進行碳化，得到碳化粉體；

將所述碳化粉體和HF水溶液混合，進行刻蝕，固液分離后得到碳空心球吸波本體材料；

將所述碳空心球吸波本體材料和金屬乙酸鹽的乙醇溶液混合，進行修飾，固液分離后得到金屬鹽修飾的碳空心球；所述金屬乙酸鹽為乙酸鎳、乙酸鈷或乙酸錳；

將所述金屬鹽修飾的碳空心球和NaBH₄的甲醇-乙醇混合溶液混合，進行還原反應，得到磁性金屬納米顆粒修飾的碳空心球吸波材料。

優選的，所述醇-水混合溶劑為乙醇-水混合溶劑，所述乙醇-水混合溶劑中乙醇和水的體積比為(7～9)：1。

優選的，所述氨水的質量分數為25～28％；所述氨水、醇-水混合溶劑和四丙氧基硅烷的體積比為15:400：(8～26)；所述水解反應的時間為10～20min。