[发明专利]一种纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米功能器件领域，尤其是涉及纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层。

背景技术

随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。电磁波辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接或间接的伤害。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。

现有技术中通常采用铁氧体作为吸波材料，将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射，达到消除电磁干扰的目的。但是铁氧体材料本身的比重大，且需要较大的添加量、较厚的涂层才能达到好的吸波效果，因而，在工程应用中具有很大的局限性。因此亟待寻找一种在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率，且具有质量轻、添加量少、涂层薄、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能的吸波材料。

石墨烯是碳原子周期性排列形成的一种二维蜂窝状材料。石墨烯的每个晶胞由两个碳原子组成，碳-碳原子间距为0.142 nm，碳原子之间通过sp2杂化方式成键，每个碳原子的3个sp2轨道分别与相邻3个碳原子的sp2轨道结合形成很强的σ键，剩下的一个p轨道相互交叠形成π共轭体系。石墨烯的这种独特的二维结构赋予了它优异的性能：石墨烯具有极高的机械强度（130GPa）、优异的导热性能（5000 W/m·K）和极大的比表面积（2630m²/g），石墨烯的载流子迁移率可高达15000 cm²/V·s；而且，石墨烯还具有室温量子霍尔效应和室温铁磁性等特殊性质。因为石墨烯具有上述独特的优异性能，因此，石墨烯及其复合物被广泛应用于场效应晶体管、超级电容器、锂离子电池、气体传感器和化学传感器等等。

一方面，石墨烯作为吸波材料具有良好的介电损耗效应；另一方面，由于四氧化三钴Co₃O₄是金属氧化物中最活跃的，从而纳米氧化钴粉末（四氧化三钴Co₃O₄）用作吸波材料时具有较好的磁损耗效应，属于磁损耗材料，因而，可将二者复合制备较厚的纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层。纳米四氧化三钴Co₃O₄具有各种形貌和结构，包括纳米球、纳米立方体、纳米管、纳米棒、纳米片、纳米纤维和介孔结构等。

发明内容

本发明提供一种新型纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层，并提供一种轻质高效、快速可控、均匀大面积制备该吸波涂层的方法。

一种纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层，包括纳米氧化钴/石墨烯复合粉末、环氧树脂和固化剂；所述环氧树脂的质量百分比为70%~90%，所述固化剂的质量百分比为5%~15%，所述纳米氧化钴/石墨烯复合粉末的质量百分比为5%~20%。

优选地，所述纳米氧化钴/石墨烯复合涂层的厚度为2-3mm。

一种纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将六水氯化亚钴溶于去离子水中制备成溶液，将氢氧化钠溶于去离子水中后逐滴加入六水氯化亚钴水溶液中，对水溶液进行磁力搅拌从而得到沉淀物，使用离心机对水溶液和沉淀物进行离心分离，而后在沉淀物中加入过氧化氢和去离子水，放入水热反应釜中，后离心清洗，真空干燥，得到纳米氧化钴粉末；

步骤二：在纳米氧化钴粉末中加入还原氧化石墨烯，将两者充分混合均匀，得到纳米氧化钴/石墨烯复合粉末，再加入无水乙醇溶解的环氧树脂和固化剂，配制成浆料；

步骤三：选用铝板作为基片，经过超声清洗、烘干，然后固定在旋涂仪上；

步骤四：将配制好的浆料滴加在所述基片上，启动旋涂仪使旋涂液均匀铺展成薄膜，室温放置使其自然干燥，再放入真空干燥箱中干燥；而后再次涂膜，再次干燥，反复多次；以及

步骤五：将干燥后的薄膜放入马弗炉中进行热处理，得到纳米氧化钴/石墨烯复合涂层。

优选地，所述纳米氧化钴/石墨烯复合涂层中，所述环氧树脂的质量百分比为70%~90%，所述固化剂的质量百分比为5%~15%，所述纳米氧化钴/石墨烯复合粉末的质量百分比为5%~20%。

优选地，所述真空干燥箱中一次干燥的时间为至少10小时。

优选地，所述热处理在500℃的条件下进行，并退火15小时。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明