[發明專利]多尺度散射結構水泥基吸波體及其制備方法

在審

• 申請號: 202211093092.3
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115448662A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 解帥;冀志江;吳子豪;王靜;陳繼浩;曹延鑫;張琎珺;劉蕊蕊
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B28/06;C04B28/34
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 葛軍

本發明公開了一種多尺度散射結構水泥基吸波體及其制備方法。所述多尺度散射結構水泥基吸波體以水泥、散射集料和電磁散射基元為主要原料，由納米尺度電磁散射基元、微米和/或毫米尺度散射集料以及厘米尺度表面散射結構共同構成多尺度散射結構，其原料包括干物料和水，其中干物料各組分所占質量百分比為：水泥15%~75%，散射集料20%~80%，電磁散射基元1%~20%，分散劑0~1%，減水劑0~1.5%，水與干物料的質量比為0.45?0.65。本發明的水泥基吸波體具有吸波效果好、吸波頻帶寬（1~40GHz吸波性能優于?15dB，最優吸波性能達?50dB）、力學強度高（28天抗壓強度78.5MPa），可滿足人居環境電磁防護與國防工程建設需求，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及電磁波吸收材料領域，特別涉及一種多尺度散射結構水泥基吸波體及其制備方法。

背景技術

電磁波輻射已成為一種存在巨大潛在危害的新型污染，不僅會造成信息泄露和電磁干擾，還會危害人類的身體健康。在國防建設領域，關鍵的建筑物對雷達波偽裝、電磁波防護的要求則更加嚴苛。電磁波吸收功能水泥基材料是解決電磁輻射污染、實現國防工程電磁安全防護的關鍵工程材料。因此，開發寬頻帶、高性能的電磁波吸收功能特種水泥基材料具有重要意義。

傳統的水泥基吸波材料利用添加在水泥基體中吸波功能材料的電磁特性，通過電磁能量轉化或干涉作用實現吸波功能。由于材料阻抗匹配優化與電磁損耗提升相互限制，無法協同，利用添加功能材料的傳統技術手段無法獲得高性能、寬頻帶及高強度水泥基吸波材料。例如發明專利201810151772.3公開的一種復摻納米吸波劑的單層水泥基吸波材料，以還原氧化石墨烯、納米四氧化三鐵、鍍鎳多壁碳納米管為吸波功能填料，但無法獲得理想的吸波性能，難以滿足常規電磁防護工程的性能要求。又如發明專利201910544116.4公開的碳纖維-羰基鐵復合改性吸波混凝土，電、磁雙損耗吸波功能填料復合應用仍無法實現寬帶有效吸波。而發明專利201010266982.0公開的以磨細鋼渣和玄武巖纖維分別為吸波和增強功能填料的吸波混凝土，不僅難以滿足吸波工程材料的寬帶吸波要求，力學強度也無法滿足大多數的建筑工程要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種多尺度散射結構水泥基吸波體及其制備方法，利用多尺度材料與結構對吸波性能與力學強度的耦合提升，構建水泥基材料的多尺度散射結構，既可保證水泥基材料力學強度與工作性能，又可顯著增強吸波效能、拓寬吸波頻寬，為人居環境電磁防護和國防工程建設提供新型吸波材料。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

一種多尺度散射結構水泥基吸波體，以水泥、散射集料和電磁散射基元為主要原料，由納米尺度電磁散射基元、微米和/或毫米尺度散射集料和厘米尺度表面散射結構共同構成多尺度散射結構，其原料包括干物料和水，其中干物料各組分所占質量百分比為：水泥15%~75%，散射集料20%~80%，電磁散射基元1%~20%，分散劑0~1%，減水劑0~1.5%，水與干物料的比值為0.45-0.65。

進一步，所述水泥為普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、磷酸鹽水泥中的任意一種。

進一步，所述散射集料為碎石、卵石、砂子等重集料，也可以為陶粒、膨脹珍珠巖、蛭石、膨化玻珠、空心玻璃微珠等輕集料，集料的粒徑在50μm~20mm范圍。

進一步，所述電磁散射基元為納米炭黑、碳納米管、納米碳纖維、納米石墨粉、納米金屬粉中的一種或任意幾種組合，電磁散射基元的顆粒尺度在30nm~500nm范圍。

進一步，所述表面散射結構為三維立體狀結構，可以為規則形狀，也可以為不規則形狀。

進一步，規則形狀三維立體結構可以設置為凸起形式或凹陷形式的楔形、圓錐、圓柱及任意多邊形的柱體或錐體，楔形散射結構的高度或深度為1cm~10cm，頂角范圍30°~60°，圓柱或圓錐散射結構單元直徑為1cm~4cm，高度或深度為1cm~10cm，多邊形柱體或錐體散射結構的邊長0.5cm~3cm，高度或深度為1cm~10cm。