[发明专利]一种超混杂气凝胶电磁干扰材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超混杂气凝胶电磁干扰材料及其制备方法。所述方法为：制得包含氧化石墨烯的酚醛溶胶；将包含氧化石墨烯的酚醛溶胶进行胶凝与老化，得到湿凝胶，然后将湿凝胶置于磁性盐溶液中浸渍，得到含磁性盐湿凝胶，然后将含磁性盐湿凝胶依次进行溶剂置换、干燥和裂解，得到超混杂碳气凝胶；将经过100～300℃下热处理1～12h后的聚酰亚胺泡沫进行高温裂解，得到裂解后的聚酰亚胺泡沫；和将质量比为1：(0.1～10)的裂解后的聚酰亚胺泡沫和超混杂碳气凝胶进行混合粉碎，制得超混杂气凝胶电磁干扰材料。本发明制备的超混杂气凝胶电磁干扰材料，密度低，分等级结构，可以同时对多种波段的电磁信号产生长时有效的干扰作用。

技术领域

本发明属于气凝胶制备技术领域，尤其涉及一种超混杂气凝胶电磁干扰材料及其制备方法。

背景技术

烟幕作为一种经济、高效、实施简易的无源光电对抗手段，可以对侦察告警、搜索跟踪等光电系统进行干扰作用。近年来，我国气溶胶烟幕技术快速发展，但仍然存在功能单一、品种落后、遮蔽干扰波段过窄等限制，其中多波段(或全波段)干扰技术长期受到材料种类单一和作用效果不佳等问题制约，开发新型多波段、高效率电磁干扰材料是解决现有材料限制的重要途径。由于研究领域的敏感性，国内外相关研究报道有限，大多集中于有源干扰的红外烟幕及无源的单一波段烟幕。关于多波段干扰材料，俄罗斯专利(RU:2371665C2)报道了一种对可见光、红外和雷达波段具有遮蔽作用的宽频烟幕弹，但其干扰效果有限，有效作用时间不超过5min。挪威Vorma.Kjell等人研制出一种具有全波段遮蔽效果的由内外两腔组成的烟幕弹，通过混合两种遮蔽剂，可以实现对可见光、红外和毫米波波段干扰的目的，但其操作相对复杂且遮蔽时间不足5min(参见：张冬梅,赵升红,乔衍华,et al.国外军用烟幕隐身剂的现状和发展[J].红外技术,2008,30(7):000376-378.)。余等人以碳纤维、镀铜碳纤维、导电碳粉等多组分制备的毫米波/红外复合干扰材料，对3mm和8mm波分别有12.7-16.4dB和21.2-33.3dB的衰减，对红外光也有85％-90％的吸收，但其仅仅实现了两个波段的有效遮蔽(参见：余斯辉.红外/毫米波复合干扰材料研究[D].南京理工大学,2009.)。从目前的报道看，对可见光、红外光和毫米波多波段具有长时间有效遮蔽作用的军用无源烟幕干扰材料还未见报道。

针对两种波段，即可见光、红外光进行综合遮蔽性能研究，由于材料的干扰性能除了与本身的导电性和磁性有关，更重要的是其微观结构与干扰波段的波长相匹配性，因此，同时具有多等级结构是研究多波段干扰材料的突破点。气凝胶是一种三维网络纳米多孔材料，具有高孔隙率、高比表面积以及低密度等特性，在力学、声学、电学、热学以及光学等领域都具有潜在的应用价值。现有的气凝胶体系中，碳气凝胶因具有尺寸可调和易于掺杂等优异性质而备受关注，但其导电性、轻质性等性能还有待提高。石墨烯由于具有高的导电性、高的介电常数以及表面残留的缺陷和官能团等特点，具有优异的衰减和吸收电磁波的能力，是用于电磁干扰的理想材料，但其单独应用时存在衰减率低、作用波段单一和成本高等限制。

因此，为了利用碳材料和石墨烯材料的优势，解决单独作为电磁干扰材料应用时存在的优势和局限，结合了石墨烯、碳气凝胶及磁性纳米粉体的结构特点，制备磁性石墨烯-碳复合气凝胶有望拓展材料的结构优势，开发新型烟幕干扰材料。

中国专利申请CN201910209695.7公开了一种碳气凝胶基电磁屏蔽材料的制备方法，虽然该制备方法得到的碳气凝胶基电磁屏蔽材料在8.2～12.4GHz的总屏蔽效果在7.5～10.5dB，在8.2～12.4GHz的吸波反射损耗最高可达-35dB，但该方法制备的碳气凝胶薄片的形式进行电磁屏蔽性能测试，其作用目标是针对电磁污染，而不是军事对抗(本专利)，其实施方式为气凝胶薄片，而不是布撒烟幕且其作用波段范围窄，与本发明的材料从应用到效果都是不同的。