[发明专利]一种基于农林废弃物再利用的吸波材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种吸波材料，尤其涉及一种基于农林废弃物再利用的吸波材料及其制备方法。该材料是以农林废弃物（包含核桃壳、文冠果壳等）为原料，通过原材料的粉碎过筛及洗涤前期准备、超声活化预处理、阶段升温碳化处理，及冷冻干燥处理四个步骤可获得多孔碳吸波材料成品，并利用其材料自身结构特性实现微波吸收的目的。本发明产品吸波性能较好，且以农林废弃物为原料，将传统农林废弃物高值化，减少了生物质的浪费、避免了环境的污染。本发明具备材料成本低，制备无污染，产品高性能的优点，符合可持续发展的理念，为农林废弃物的资源化利用提供了方案，同时也丰富了吸波材料的类型，为吸波材料的推广提供了技术保障。

技术领域

本发明涉及一种吸波材料，尤其涉及一种基于农林废弃物再利用的吸波材料及其制备方法。

背景技术

电子设备的飞速发展给人们的生活带来了诸多便利，微波也在人们的生活、军事、航空航天等诸多领域扮演着愈发重要的角色。但是随着电子设备的大量使用，过量的微波已经成为了继水污染、大气污染、噪音污染和固体废弃物污染之后的第五大世界性污染。过量的微波不仅会影响精密仪器的运行，干扰通讯以至造空中事故，还会严重危害人的身体健康，大幅提升人体患白血病、癌症等绝症的可能性。因此对微波的防护已经成为科研工作者的研究热点。微波的防护主要包括吸收和屏蔽两种途径，在这之中具备更薄的厚度、更轻的质量、更宽的吸收频带以及更强的吸收性能的微波吸收材料(MAs)，因其可以有效地吸收所射来的电磁波，并通过将电磁能转化为电能、热能等其他形式能量或通过干涉相消等途径来达成微波衰减目的的独特特性以及材料自身的优越性能而引起了人们极大地研究兴趣。

生物质多孔碳(BPC)材料是指在特定条件下，通过对生物质原材料进行高温热解而制备出的一种富含碳素的多孔固体颗粒材料。生物质多孔碳材料由于原材料自身具备一定的微孔结构且制备中的活化剂的活化生成了大量的中、大孔结构，故而该材料拥有极为丰富的多级孔道结构。生物质多孔碳材料在微波吸收方面主要是利用材料自身的独特结构，通过形成大量固体-空气界面，产生大量界面极化，从而造成微波的衰减。此外大量的孔道结构使得微波在进入材料内部之后在孔道表面发生数次反射和散射，进一步加剧微波的衰减。

我国作为世界最大的核桃种植国，核桃的年产量极为可观，但由此也产生了大量的难以处理的农林废弃物——核桃壳。核桃壳由于其富含木质素、纤维素等物质，性质极为稳定，所以难于降解。传统的处理主要依靠填埋和焚烧，这二者对环境都有极大的危害，也造成了生物质的大量浪费。因此以核桃壳为生物质碳源，不仅可以避免生物质的大量浪费，同时也能大幅减轻因处理核桃壳而造成的环境污染。本发明为吸波材料的研究提供了一种新的材料，同时也为农林废弃物核桃壳的资源化利用提供了一种新的思路。目前鲜见以核桃壳为生物质碳源制备生物质多孔碳并将之应用于吸波材料领域的文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中所存在的缺陷，提供一种制备成本低廉，制备过程简单，制备污染小且吸波性能佳，吸波频率段宽的基于生物质材料所制备的多孔碳吸波材料及其制备方法，同时为传统难以处理的农林废弃物的资源化利用提供新的思路。

本发明的基本思路是：以农林废弃物（包括核桃壳、文冠果壳等）为生物质碳源，采用化学活化法，通过“超声活化预处理—碳化处理—干燥处理”的过程制备多孔碳材料。以此方法所制备得到的生物质基多孔碳材料呈现不定型态，材料表面积内部具备丰富的多级孔道结构，且材料密度较低，介电损耗能力较强，可以较好的将微波转化为电能和热能从而达成微波衰减的目的，为吸波材料的发展起到了积极地作用，同时为核桃壳资源化利用提供了新的应用途径和领域。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于农林废弃物再利用的吸波材料，所述农林废弃物为坚果壳生物质材料，所述吸波材料为采用坚果壳制备的多孔碳吸波材料，所述多孔碳吸波材料可利用其材料自身结构特性实现微波吸收。

上述技术方案，所述的农林废弃物为核桃壳或文冠果壳。