[發(fā)明專利]利用木棉纖維制備Cu/C中空吸波纖維的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210422598.8
• 申請(qǐng)日: 2022-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114687009A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王天馳;袁舒婷;孫鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): D01F9/10
• 分類號(hào): D01F9/10;D01F1/08
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用木棉纖維制備Cu/C中空吸波纖維的方法。所述方法先將含氧銅鹽溶于乙醇水溶液中配制前驅(qū)體溶液，然后將木棉纖維浸泡在前驅(qū)體液中，之后將干燥的浸漬后的木棉纖維在氬氣氣氛下保護(hù)燒結(jié)，制得Cu/C中空吸波纖維。本發(fā)明簡(jiǎn)化了制備工藝，制得的Cu/C纖維呈中空管狀，纖維壁薄，中空度更高，實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配與衰減系數(shù)的協(xié)同，具有優(yōu)異的吸波性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸波材料領(lǐng)域，涉及一種利用木棉纖維制備Cu/C中空吸波纖維的方法。

背景技術(shù)

目前，由于吸波材料吸波帶寬窄、吸波強(qiáng)度弱、質(zhì)量大等缺點(diǎn)，使其在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的局限性。研究人員發(fā)現(xiàn)，除了可以在吸波材料中添加多元素調(diào)配吸波性能外，還可以通過(guò)在吸波材料中構(gòu)造中空、多孔、蜂窩、錐形和特殊截面等結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)一步提高吸波性能。在吸波材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，空心多孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究較為廣泛與固體或致密吸波材料相比，空心結(jié)構(gòu)的存在改善了波阻抗匹配，減少了波在表面的反射，當(dāng)入射波在孔隙中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多次反射和散射損耗，形成空腔氣體的介電損耗，并導(dǎo)致孔隙內(nèi)的振蕩，從而導(dǎo)致共振損耗，提高了微波吸收性能。同時(shí)，中空吸波材料具有密度低、重量輕、比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，可以提高電磁波的吸收利用效率。

文獻(xiàn)1(Wei Xie,Haifeng Cheng,Zengyong Chu,et al.Comparison of Hollow-Porous and Solid Carbon Fibers as Microwave Absorbents[J].Advanced MaterialsResearch,2010,150-151(150-151).)以干濕法紡絲法紡制的聚丙烯腈基中空多孔纖維為原絲，在250℃氧化1h，在850℃和950℃碳化1h，制得中空多孔碳纖維，但該方法工序復(fù)雜，獲得的中空結(jié)構(gòu)不夠精細(xì)。文獻(xiàn)2(熊雅媛.炭基纖維管的制備及其吸波性能的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2020.)將靜電紡絲制備的前驅(qū)體纖維先經(jīng)過(guò)預(yù)氧化再煅燒從而制得炭基纖維管，但產(chǎn)品的一維形貌坍塌，呈顆粒狀。

遺態(tài)材料是以復(fù)雜精細(xì)的動(dòng)植物為模板，通過(guò)浸漬、燒結(jié)等手段，制備具有相似結(jié)構(gòu)的功能材料，以氧化物陶瓷材料為主。用遺態(tài)法可獲得人工手段難以制備的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。木棉纖維是一種中空管狀纖維，木棉纖維長(zhǎng)度在20mm左右，中空度可達(dá)86％(曹秋玲,王琳.木棉纖維與棉纖維結(jié)構(gòu)性能的比較[J].棉紡織技術(shù),2009,37(11):28-30.)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決中空吸波纖維制備工藝復(fù)雜的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種利用木棉纖維制備Cu/C中空吸波纖維的方法。相比于目前的以碳纖維及氧化物中空纖維為主，本發(fā)明以天然木棉纖維為模板，巧妙地利用木棉本身的碳還原氧化銅，得到金屬銅單質(zhì)，制備出具有木棉相似結(jié)構(gòu)的Cu與C復(fù)合的中空吸波纖維。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

利用木棉纖維制備Cu/C中空吸波纖維的方法，具體步驟如下：

步驟1，將含氧可溶于乙醇的銅鹽溶解于乙醇水溶液中配制成前驅(qū)液；

步驟2，將木棉纖維浸泡在前驅(qū)液中，充分浸漬后取出擠干并干燥，獲得前驅(qū)體纖維；

步驟3，將前驅(qū)體纖維置入管式爐中，在氬氣氣氛下升溫至1000±10℃燒結(jié)，制得Cu/C中空吸波纖維。

進(jìn)一步地，步驟1中，含氧可溶于乙醇的銅鹽為硝酸銅或五水硫酸銅。

進(jìn)一步地，步驟1中，前驅(qū)液中，含氧可溶于乙醇的銅鹽的濃度為1mol/L。

進(jìn)一步地，步驟1中，乙醇水溶液中，乙醇的體積濃度為50％。

進(jìn)一步地，步驟2中，浸泡時(shí)間為5～30min，優(yōu)選為10min。

進(jìn)一步地，步驟3中，升溫速率為3～6℃/min。