[发明专利]一种碳化硅与碳纳米管复合吸波材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种吸波材料的制备方法，具体的说涉及一种碳化硅与碳纳米管复合吸波材料的制备方法。

背景技术

随着现代科技的发展，吸波材料在航空航天、军事和环境领域中的应用越来越广泛。特别是耐高温吸波材料，作为国防军事和航空航天领域的关键材料，受到世界各国的极大重视。因此，高性能吸波材料的开发与研究，已成为材料界的热点课题。目前的吸波材料种类繁多，使用环境和性能各异。最常用的吸波材料以铁氧体为代表，它是典型的磁损耗吸波材料，密度大、易腐蚀，且受居里温度和趋肤深度的影响，难于在高频、高温下发挥其吸波作用；近年来开发的高聚物吸波材料，包括手性吸波材料，更是难以在高温大气环境下使用；电阻性吸波材料，如碳纤维、碳化硅等，虽能用于高温环境，但其吸波效率和吸波范围面临严重挑战。所以我们需要进一步提高吸波材料的吸波性能，获得具有耐高温，耐腐蚀的新型高效吸波材料。

材料的吸波性能与材料的形貌和结构有关，特别是多种吸波材料的复配，可以显著提高材料的吸波性能。碳化硅、碳纳米管作为一种物理化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和机械强度高等优点的吸波材料，受到相关研究者的关注。例如：中国专利(公开号：CN 1544723)公开了一种含碳化硅的复合纤维吸波材料，其通过将纳米碳化硅，聚丙烯腈基碳以及助剂共混，纺丝，再经表面处理，制得碳化硅聚丙烯腈碳纤维复合吸波材料，该材料可织成衣服以及其它防辐射织物。中国专利(公开号：101045533)公开了一种表面负载磁性合金粒子的碳纳米管复合材料的制备方法。其通过碳纳米管在介电损耗方面的贡献和磁性合金粒子在电磁损耗方面的贡献来衰减电磁波。中国专利(公开号：101289569)公开了一种多壁碳纳米管/环氧树脂吸波隐身复合材料的制备方法。该方法利用碳纳米管和环氧树脂的介电损耗来衰减电磁波，通过NaOH对碳纳米管表面造成的缺陷来提高材料的介电损耗。然而，通过采用碳化硅为基体，原位生长，形成碳纳米管与碳化硅的复合吸波材料的研究还未见报道。

发明内容

本发明提出一种耐高温的碳化硅与碳纳米管的复合吸波材料的制备方法。

本发明是以碳化硅为基底，通过在其表面上负载过渡金属粒子，然后以甲烷为还原性和反应气体，在一定温度和空速下原位催化裂解甲烷，形成碳纳米管与碳化硅的复合吸波材料。

本发明是通过下列方法实现的：

(1)采用浸渍法，将碳化硅分散于硝酸盐溶液中，浸渍形成金属组分为5-15％重量份的金属-碳化硅复合物；

(2)浸渍完成后，将浆料蒸干，在60-120℃下干燥6-24h；

(3)将干燥好的物料在300-600℃下煅烧4-6h，待冷却后研磨；

(4)将研磨后的物料装入石英管，石英管一端通入甲烷，另一端与大气相通，设置升温速率为5-15℃/min，反应的空速为300-3000/h，升温至500-900℃，恒温1-5h后降至室温，取出所得材料，即为碳化硅与碳纳米管复合吸波材料。

如上所述的硝酸盐为硝酸铁、硝酸镍或硝酸钴。

如上所述的碳化硅的比表面积为30-150m²/g.

本发明的特点是，采用了碳化硅为基底，负载金属粒子，以甲烷为还原性气体以及所需的碳源，在碳化硅上原位生成碳纳米管，形成以碳纳米管包覆碳化硅的特殊结构的吸波材料。所形成的吸波材料，金属含量非常低，而且被碳化硅和碳纳米管包裹在中间，能有效防止其腐蚀和氧化。同时碳化硅和碳纳米管相互之间结合均匀，有利于增强材料的吸波性能和稳定性。所得碳纳米管的外径在10-100nm之间，内径5-30nm，长度为0.5-20um.

附图说明

图1是实施例1复合材料不同厚度的吸波反射率图谱

图2是实施例2复合材料不同厚度的吸波反射率谱图

图3是实施例3复合材料不同厚度的吸波反射率谱图。

具体实施方式

实施例1

1、称取0.25g Ni(NO₃)₂·6H₂O，溶解于30ml蒸馏水中。待搅拌均匀后，加入1g碳化硅粉末，浸渍形成金属组分为5％重量份的金属-碳化硅复合物。

2、将上诉浆料蒸干后放入烘箱中，在60℃下干燥24h.

3、将干燥好后的物料在马弗炉中300℃煅烧6h.

4、将煅烧好的物料研磨成粉末，称取0.5g放入管径为12mm的石英管中。