[发明专利]一种CuO/Ni/碳纤维复合吸波材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微波吸收材料领域，特别涉及一种CuO/Ni/碳纤维复合吸波材料及其制备方法。 

背景技术

碳纤维具有一系列非常优异的特性：抗拉强度高，可高达3000～4000MPa，比钢高4倍，比铝高6～7倍；弹性模量高，可高达600GPa；密度小、比强度高，密度是钢的1/4，是铝的1/2，比强度比钢大16倍，比铝合金大12倍；耐高低温性能好，当温度高于400℃时，才出现明显的氧化，生成CO和CO₂；在非氧化气氛中，可在2000℃使用；在-180℃下，钢铁都变得比玻璃脆，而碳纤维依旧很柔软；耐腐蚀性强，能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等，将碳纤维放在浓度为50%的盐酸、硫酸和磷酸中，200天后其弹性模量、强度和直径基本没有变化，其耐腐蚀性比黄金还好；热膨胀系数小、摩擦系数小和导热系数大，可以耐急冷急热，即使从3000℃降到室温也不会炸裂；导电性能好，电阻率为10^-2～10^-4Ω·cm；与其它材料相容性高、与生物的相容性好，又兼备纺织纤维的柔软，可加工性，设计自由度大，可进行多种设计，以满足不同产品的性能与要求。因此，碳纤维被广泛用于复合吸波材料的增强相。但是由于其过高的介电常数和偏低的磁导率破坏了其阻抗匹配性能，使得碳纤维增强的复合吸波材料的吸收强度较弱和吸收频带较窄。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有碳纤维增强的复合吸波材料吸收强度较弱和 吸收频带较窄的问题，提供了一种CuO/Ni/碳纤维复合吸波材料及其制备方法。 

为了达到上述目的，本发明CuO/Ni/碳纤维复合吸波材料，包括碳纤维以及包覆在碳纤维表面的金属镍层，金属镍层的表面还包覆有CuO层。 

所述的CuO层包括CuO基底层以及生长在CuO基底层上的CuO纳米线，CuO基底层包覆在金属镍层的表面。 

一种CuO/Ni/碳纤维复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤： 

1）在镀镍溶液中对粗化后的碳纤维进行电沉积，使碳纤维表面电沉积有金属镍层，且电沉积的阳极为金属镍板，阴极为粗化后的碳纤维，电沉积所采用的电流为120～200mA的直流恒定电流；电沉积结束后，将表面沉积有金属镍层的碳纤维过滤出来并反复用蒸馏水清洗，最后干燥，得镀镍碳纤维； 

2）将化学镀铜溶液的pH值调节至11～13，然后将镀镍碳纤维放入化学镀铜溶液中，在20～35℃下浸泡20～60min，随后过滤，并反复用蒸馏水清洗，最后干燥，得镀镍铜碳纤维； 

3）将镀镍铜碳纤维放入管式炉在空气气氛中氧化4h，控制升温速率为5～20℃/min，氧化温度为300～450℃，然后自然冷却到室温，金属镍层表面形成CuO层，得CuO/Ni/碳纤维复合吸波材料。 

所述的步骤1）中粗化后的碳纤维是采用以下方法得到的：将干净的碳纤维放入质量浓度为50%～65%的浓硝酸中粗化处理，随后用蒸馏水洗涤碳纤维至中性，得到粗化后的碳纤维。 

所述干净的碳纤维是采用如下方法得到的：将碳纤维放入丙酮中浸泡并超声20～50min，然后用蒸馏水清洗干净，即得干净的碳纤维。 

所述的粗化处理的方法为：将干净的碳纤维在浓硝酸中浸泡的同时超声处理0.5～1h，然后继续浸泡5～8h，即完成粗化处理。 

所述的步骤1）在进行电沉积时于20～65℃下搅拌镀镍溶液，电沉积的时间为20～40min。 

所述的步骤1）中金属镍板所含的金属镍的纯度为99.99%。 

所述的步骤1）中镀镍溶液是由硫酸镍、氯化镍、硼酸以及十二烷基硫酸钠组成的，且镀镍溶液中硫酸镍的浓度为150～200g/L，氯化镍D的浓度为30～50g/L，硼酸的浓度为40～60g/L，十二烷基硫酸钠的浓度为0.1～0.3g/L。 

所述的步骤2）中镀铜溶液是由硫酸铜、酒石酸钾钠、碳酸钠以及甲醛组成的，且镀铜溶液中硫酸铜的浓度为8～20g/L，酒石酸钾钠的浓度为30～50g/L，碳酸钠的浓度为5～20g/L，甲醛的浓度为10～40mL/L。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：