[发明专利]一种核壳型红外复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核壳型红外复合材料及其制备方法，属于复合材料的制备范畴，可应用于红外隐身材料。

背景技术

随着现代红外探测和制导技术的不断发展和广泛应用，许多军事目标如飞机、坦克、军舰和导弹等的生存和安全受到了严重的威胁，使得对于材料红外辐射率的控制受到了各军事大国越来越多的重视。近些年来，各种新的低发射率材料不断涌现，包括半导体纳米材料、金属薄膜、强磁性材料和生物-无机复合材料等。众所周知，作为具有红外隐身或屏蔽功能的材料除了需要具有可控的红外发射率外，还需要满足不同的机械、力学以及耐候性等应用要求。因此，基于对材料性能多样化和高附加值的要求，各种复合材料引起了人们的注意。其中，生物-无机复合材料将结构和性能上差别较大的无机物与生物分子在分子或原子尺度复合，通过复合相之间的化学键键合，使所得材料兼具无机材料和生物材料的特点，能克服单一的生物材料或无机材料的缺点而得到广泛应用，同时在光学、力学、电学以及电化学方面呈现出新的性能，成为具有巨大发展前景的重要材料。在众多的复合材料中，具有不同大小、组成和结构的核壳材料受到了人们的广泛关注。核壳结构材料在保持了核层和壳层所分别具有的特性外，界面相的结构和不同组分之间的作用赋予材料特殊的光、电、磁和机械等特性，在红外低发射率材料方面显示出了诱人的应用价值。专利CN1554713A公开了一种胶原基纳米红外低发射率着色颜料及制备方法，以纳米金属氧化物为内核，胶原接枝共聚物为外壳，两者通过界面作用，如氢键和电中和作用结合形成核壳结构，具有较低的红外发射率。

二氧化硅作为一种半导体材料，结构稳定，尺寸可调，具有光吸收性好、表面活性大、热导性好等众多优点，能有效降低材料的红外发射率。层状双氢氧化物（LDHs）是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物，作为红外吸收材料在农膜中已得到广泛应用，通过调变层状双氢氧化物LDHs层间阴离子的种类、数量、调整层板金属比例、选择具有强红外吸收能力的金属离子，例如半导体元素铟，来增强LDHs的红外吸收能力。同时基于剥离LDHs层板电正性及其层板电荷密度的可调性，可通过主体与客体之间的静电作用、氢键等非共价相互作用驱动进行自组装得到规整有序的组装材料。生物驻极体是指具有长期储存真实电荷和保持极化状态的生物电介质材料，具有优异的静电、铁电、压电和热释电等驻极体效应。同时该材料具有一定的电子传导性能，表现出半导体特性，因此这种材料在现代电子功能材料与电介质学科独具特色。生物驻极体的驻极体效应及其所产生的电场和微电流、偶极电荷间的相互作用、畴结构和生物功能的改变、偶极子的径向定向有序排列等对制备新型红外吸波材料具有重要意义。

因此，以二氧化硅微球作为内核，将剥离的层状双氢氧化物（LDHs）纳米片与生物大分子通过静电作用进行层层自组装形成壳层，包覆在二氧化硅表面，可形成核壳型红外复合材料，结合纳米效应和生物/无机复合效应使其具有独特的光学性能，且此复合材料的组成和厚度可控，内部结构有序、表面形貌可控。本发明提供了一种核壳型红外复合材料，该材料是一种很有发展前途的红外隐身新材料，它的研究和应用具有潜在的经济效益和社会效益，对军用及民用都有较好的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种核壳型红外复合材料及其制备方法，该材料的组成和结构可控，壳层内部叠层结构有序，具有较好的透光性，可用于红外低发射率材料。

技术方案：本发明的是一种核壳型红外复合材料，该材料是以红外吸收材料二氧化硅为内核，将Ni-In层状双氢氧化物剥离纳米片和生物大分子通过层层自组装形成壳层包覆在二氧化硅表面而成，壳层具有Ni-In层状双氢氧化物剥离纳米片与生物大分子有序交替组装的层结构，层数为2～30，Ni-In层状双氢氧化物的层板金属离子Ni²⁺与In³⁺的摩尔比为2:1～4:1；生物大分子为胶原、DNA、血红蛋白、肌红蛋白中的一种。25℃下8～14μm波段，该材料的红外发射率为0.200～0.500。

上述核壳型红外复合材料的制备方法为：