[发明专利]一种C/SiO2/SiC吸波复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能复合材料领域，涉及一种吸波材料及其制备方法，具体涉及一种以炭素材料为基体的吸波复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代电子代技术的发展，电子产品数量的急剧增加，由此产生的各种电磁波辐射，对环境造成极大的影响。电子产品向外泄露、发射电磁波，形成了电磁波公害、成为严重的环境污染。电磁波吸收材料能使电磁波能转化为热能或其他形式的能，从而有效的降低、减少电磁污染。吸波材料在电视广播、微波暗室、电子设备器件、精密仪器等电磁屏蔽方面有广泛的用途；在卫星通讯系统、雷达系统和移动通讯系统中，配置电磁波吸收体能防止和抑制杂波干扰、辐射，并能够对波形整形；在微波集成放大器中应用可消除内部噪声干扰、改善幅频特性、提高放大器增益。吸波材料对于军事电子对抗、隐身武器等军事高科技术的发展也具有十分重要的意义。随着科学技术的快速发展，对吸波材料提出了吸收率高、吸收频带宽、质量轻、厚度薄等方面的要求。

传统吸波材料有：铁氧体、金属微粉、钛酸钡等，通常存在吸收频带窄、密度大等缺点；新型吸波材料有：纳米材料、金属纤维、“手性”材料、导电聚合物及电路模拟吸波材料等，成本高、制备工艺复杂，应用性差。研究开发新型高性能吸波材料和先进的制备技术，对于现代科学技术的发展具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高性能的C/SiO₂/SiC吸波复合材料及其方法。通过调节原材料的配比，可使制备的吸波复合材料在特定微波频段内如：X波段(8～12GHz)、Ku波段(12～18GHz)，其反射损耗均低于-5dB，最大反射损耗为-12～-38dB，具有高介电损耗性能稳定、厚度相对较薄、以及面密度低等特点。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种C/SiO₂/SiC吸波复合材料，该复合材料通过以下原料和方法制备得到：

(1)将硅烷试剂与基体炭按照质量比为硅烷试剂∶基体炭＝0.1-0.5∶1的比例在20℃-25℃的条件下进行表面吸附处理，然后在管式反应器中进行60℃～160℃固化处理，得到固化复合体；其中，所述硅烷试剂为正硅酸乙酯(TEOS)或γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，所述基体炭为活性炭、沥青炭或树脂炭；

(2)将上述固化复合体进行机械破碎经过筛分后为200～300目粉体；

(3)将上述粉体在装入管式反应器中，然后将管式反应器放入回转管式炉中，在堕性气体保护下进行炭化处理；所述炭化处理采用程序升温，升温过程为：以1℃/min～5℃/min的速率升到800-1000℃保温1-2h，然后以15℃/min～20℃/min的升温速率升到1200～1400℃保温2-4h；

步骤(1)和(3)中，所述管式反应器内壁设置2～4条1mm～100mm宽的螺旋片，螺旋片与反应器的中轴线保持20°～60°倾斜角；且管式反应器内壁规则布置有2mm～5mm高度的锥形刀口。

上述复合材料的体积密度为1.2～3.0g/cm³，电阻率为1×10^-2～1×10³Ω·mΩ·m。

一种C/SiO₂/SiC吸波复合材料的制备方法，包括如下具体步骤：

(1)将硅烷试剂与基体炭按照质量比为硅烷试剂∶基体炭＝0.1-0.5∶1的比例在20℃-25℃的条件下进行表面吸附处理，然后在管式反应器中进行60℃～160℃固化处理，得到固化复合体；

(2)将上述固化复合体进行机械破碎得到粉体；

(3)将上述粉体在装入管式反应器中，然后将管式反应器放入回转管式炉中，在堕性气体保护下进行炭化处理；所述炭化处理采用程序升温，升温过程为：以1℃/min～5℃/min的速率升到800-1000℃保温1-3h，然后以15℃/min～20℃/min的升温速率升到1200～1400℃保温2-4h；

步骤(1)和(3)中，所述管式反应器内壁设置2～4条1mm～100mm宽的螺旋片，螺旋片与反应器的中轴线保持20°～60°倾斜角；且管式反应器内壁规则布置有2mm～5mm高度的锥形刀口。如图6-8所示。

所述硅烷试剂优选为正硅酸乙酯或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

所述基体炭优选为活性炭、沥青炭和树脂炭。

所述粉体优选经过筛分后为200～300目的粉体。

所述管式反应器内部还可以放有若干1mm～10mm直径的钢珠。