[发明专利]一种复合吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学材料类技术领域，具体是一种复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

吸波材料是由吸收剂和基体材料两部分组成,是一类能够吸收、衰减入射的电磁波,并将电磁能转换为其它形式的能量,如机械能、电能和热能,从而将电磁能消耗掉的一类功能材料。性能优良的吸波材料应同时具备两个要求: 一是能使入射的电磁波最大限度进入材料内部, 具有波阻抗匹配特性, 即使入射电磁波在材料介质表面的反射系数最小；二是将进入的电磁波衰减。

传统的铁氧体吸波材料性能最佳，它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点，但是其不足之处是相对密度较大和吸收频带窄。无机-无机复合材料的制备可以有效改善Fe₃O₄的吸收频带窄的缺陷，一般采用钛酸钡或特种合金等，但是仍改变不了其相对密度大的缺陷，不适于实际应用。而有机物的添加可以有效使新材料在满足阻抗匹配的条件下通过调节电磁参数使材料的设计更为合理, 性能更优化。目前有机-无机复合材料多采用化学电镀的方法，存在耗能大，操作复杂等缺点。但有机-无机复合材料是吸波材料的发展趋势，是向宽频化，复合化，低维化和智能化方面前进。低维材料(例如纤维)凭借其吸收频带宽、兼容性好、吸收率高、比重轻等多方面优点，是吸波复合材料的一个重要补充。但目前对于纤维类吸波材料的研究尚在起步阶段，业界也需要密度更小、吸波性能更强的吸波材料。

发明内容

为解决现有吸波材料的缺陷，本发明开发出了一种新成份的复合吸波材料及其制备方法，实现吸波材料的吸波性能增强，密度比现有的吸波材料小的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明开发出的新成份的复合吸波材料，包括主料和助剂，主料包括纳米四氧化三铁粒子、纳米纤维素，助剂包括油酸、过硫酸钾，且主料在吸波材料中的质量百分比为60～85%、助剂在吸波材料中的质量百分比为4～15%。天然纤维素是一种来源广泛、资源丰富、成本低，密度轻的可再生高分子材料，由其制备的复合材料可以有效改善Fe₃O₄纳米粒子吸收频带窄，密度大的缺陷，满足吸波材料所需要的“薄，轻，宽，强”的技术参数，为吸波材料的发展开辟了新的途径，同时，也为废弃纤维的可再生利用提供了新的思路。

所述主料中各成份在吸波材料中的质量百分比分别为，纳米四氧化三铁粒子为10～30%，纳米纤维素为50～75%。

所述助剂中各成份在吸波材料中的质量百分比分别为，油酸为1～5%、过硫酸钾为3～10%。选择出合适主料、助剂的质量配比，能够得到生产成本低、具有吸波材料各规定参数的材料。

除此之外，还公开了制备该复合吸波材料的方法，包括如下步骤，（1）称取纳米纤维素，其在吸波材料中质量百分比为50～75%，将纳米纤维素溶于1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体中形成质量浓度为1～3%的纤维素溶液；

（2）向上步的纳米纤维素均相溶液中加入过硫酸钾，过硫酸钾在复合吸波材料中的质量百分比为3～10%；过硫酸钾的作用是使纤维素表面产生大量的自由基以便与纳米四氧化三铁粒子结合。

（3）向上步混合均匀的溶液中加入用油酸包覆的纳米四氧化三铁粒子，纳米四氧化三铁粒子在吸波材料中的质量百分比为10～30%，油酸在吸波材料中的质量百分比为1～5%，且纳米四氧化三铁粒子与纳米纤维素总共在吸波材料中的质量百分比为60～85%；采用的是液相复合技术，对仪器要求不高、简便易操作，有低能耗的优点，并且本吸波材料是以新成分纳米纤维素为原料制得的，纳米纤维素属于多糖类高分子化合物，在众多制备吸波材料方法中液相复合技术较为适合。

（4）上步混合液在60℃条件下反应6h，反应结束后冷却至室温，然后再将反应后的混合液转移至离心管中，将离心管置入制冷离心机中离心10min，离心温度为-20℃～-40℃，收集上清液；

（5）向上步的上清液中加入纯化水，搅拌使上清液能够完全溶解于纯化水中，然后离心10min，弃去上清液收集沉淀物；

（6）向上步得到的沉淀物加入纯化水并搅拌充分混合，再离心10min，重复此步骤至少5次，将离心后的沉淀物干燥、研磨既得复合吸波材料成品。 加入纯化水离心多次保证复合物中残留的离子液被彻底洗脱。

所述步骤（1）中制备纤维素溶液时，采用磁力搅拌器对纳米纤维素和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体进行搅拌，搅拌的温度为60℃。选用适宜的温度，可以使纤维素在离子液体溶解的既快又充分。