[发明专利]一种FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料，所述复合吸波材料包括碳纤维基体和FeCoNi@碳复合纳米微球，FeCoNi@碳复合纳米微球负载在碳纤维基体表面。本发明以碳纤维作为基体，在其表面负载衍生自FeCoNi‑MOF的微球状FeCoNi@C，所制备的复合材料解决了单一的碳材料和单金属MOF衍生材料缺乏多种有效的电磁波损耗机制协同作用的问题，获得了良好的阻抗匹配并取得了较好的吸收效能，是新型轻质高效微波吸收材料的理想选择。

技术领域

本发明属于微波吸收材料技术领域，具体涉及一种FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

电磁波的应用已经涉及到各个领域，例如工业生产、医学诊断、军事武器。但是，这些应用给我们带来方便的同时，也对我们的生活环境构成了威胁，因为大量电磁波会导致电磁污染，严重威胁人类健康和信息安全。为了解决上述问题，科研工作者一直在努力制备性能优异的微波吸收材料。传统吸波材料以强吸收为主，新型吸波材料则要求满足“薄、轻、宽、强”等特点。各种材料以及新制备方法的出现，对吸波材料的发展起到了巨大的推动作用。

植物纤维具有广泛的可获得性和可再生性，衍生自植物纤维的碳纤维具有大孔/微孔结构，而且可以保持独特的纤维形状，有利于电磁波的散射和衰减。但是，单一碳材料通常不能满足阻抗匹配要求，需要与金属材料复合以提高介电损耗和磁损耗能力。

金属有机骨架（MOF）通过高温煅烧可制备多孔磁性金属/碳纳米复合材料，其中碳基材料具有介电损耗，磁性金属具有磁损耗，两者结合有利于增强微波吸收性能。同时，三维多孔球形结构有利于多重散射和反射消耗电磁波。

专利CN103422192A公开了一种FeCo合金/碳复合纳米纤维吸波材料及其制备方法，通过静电纺丝制备聚丙烯腈/金属盐前驱体纤维，再碳化得到FeCo纳米颗粒均匀分布的碳纳米纤维。双金属合金的引入增强了磁损耗，静电纺丝制备的纳米纤维经碳化处理后，得到的碳纳米纤维增强了导电损耗。该材料质量轻，吸收强，在填料量3 wt%，涂层厚度1.7 mm时，其吸收峰值达到-65 dB。

发明内容

为了解决单一碳纤维材料缺少磁损耗、单金属MOF衍生的碳基材料低介电损耗等技术问题，本发明提供一种FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料及其制备方法，使多种损耗机制有效组合并协同作用，获得良好的阻抗匹配，实现2-18 GHz频率范围内的薄、轻、宽、强的吸波性能，是新型轻质高效微波吸收材料的理想选择。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料，包括碳纤维基体和FeCoNi@碳复合纳米微球，所述FeCoNi@碳复合纳米微球负载在碳纤维基体表面。

上述FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，制备剑麻纤维：水浴条件下，将剪碎并洗净的剑麻叶浸泡在碱活化剂中搅拌处理，搅拌完毕后，将剑麻叶水洗至中性，在相同水浴条件下，再将其浸泡在漂白剂中搅拌处理，将所得产物过滤、洗涤、干燥，得到剑麻纤维；

步骤2，制备FeCoNi-MOF溶液：依次将铁盐、钴盐、镍盐溶于二羟基对苯二甲酸的水溶液中，搅拌均匀后，加入N，N-二甲基甲酰胺溶液，并进一步搅拌处理，得到FeCoNi-MOF溶液；

步骤3，制备FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料：将步骤1得到的剑麻纤维分散于步骤2得到的FeCoNi-MOF溶液中，超声处理，冷冻干燥后将所得产物在600-800℃煅烧，冷却，得到FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料；

其中，所述碱活化剂为氢氧化钠溶液，漂白剂为次氯酸钠溶液，铁盐为六水合硝酸亚铁，钴盐为六水合硝酸钴、镍盐为六水合硝酸镍。