[发明专利]碳-磁性金属弥散型中空复合微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳‑磁性金属弥散型中空复合微球，其包括以碳为骨架形成的壳层含孔的中空微球，以及均匀镶嵌分散在所述中空微球壳层中的金属纳米颗粒和/或金属合金纳米颗粒。该中空复合微球磁性合金纯度高，粒径小且粒度分布均匀，通过碳与金属合金的复合实现了电损耗和磁损耗的结合，具有好的材料的阻抗匹配特性，具有优异的电磁波吸收性能。本发明还公开了该中空复合微球的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及微波吸波剂制备技术领域。更具体地，涉及一种碳-磁性金属弥散型中空复合微球及其制备方法和应用。

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、精密仪器等。电子通讯的迅猛发展和电子设备的大量使用，在给人们的生产生活带来极大便利的同时，产生电磁波也会反过来对电子设备造成干扰，甚至也会对人的身体健康产生严重的影响。因此，研究和制备高效的电磁波吸收材料具有非常重要的意义。吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量而耗散掉的一类材料。良好的吸波材料必须具备两个条件，一是电磁波射入到吸波材料内，其能量损耗尽可能大；二是吸波材料的阻抗与电磁波的阻抗相匹配，此时满足无反射。

碳材料由于其可调谐的性质、相对低的密度、广泛的来源、简单的制备以及低的价格成为最有吸引力的吸波材料，现阶段广泛研究的主要有无定形碳、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等。然而，单一的碳类材料正是由于其优异的导电性，会引起涡流损耗和阻抗的不匹配性，反而不能具有较强的损耗性能；另一方面，碳类材料的损耗机制是介电损耗，而没有磁损耗，从而也会影响材料的阻抗匹配性。故虽然这些以碳为基础的材料在吸波领域有很大的贡献，但是在结构和组分上仍需创新以更好地满足实际应用。磁性金属粒子，由于其具有较大的饱和磁化强度、以及较高的居里温度等特点，受到越来越多的关注。因此将碳系材料与磁性金属粒子复合制备吸波材料，可使金属粒子的磁损耗与碳系材料的介电损耗形成优势互补以提升材料的吸波性能。但传统复合材料在制备过程中的粘黏团聚作用所致的材料复合不均现象使得磁性碳复合材料吸波性能的提升有限。近年来，通过不断研制新的制备技术，可有效的改善磁性粒子与碳的复合方式，从而提高材料的吸波性能。然而，现有的用于制备复合吸波材料的方法中，大多对生产设备要求很高，工艺过程复杂，而且普遍存在产量低、成本高的问题，难以实现大规模生产应用。

发明内容

基于以上问题，本发明的第一个目的在于提供一种碳-磁性金属弥散型中空复合微球。

本发明的第二个目的在于提供一种碳-磁性金属弥散型中空复合微球的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种吸波剂。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种碳-磁性金属弥散型中空复合微球，其结构中包含碳空心微球，以及掺杂在所述碳空心微球中的金属和/或金属合金颗粒。

本发明提供的中空复合微球中，碳空心微球为连续相，金属和/或金属合金颗粒为分散相，且金属和/或金属合金颗粒嵌入式的分散在所述碳空心微球的壳层中。可以理解，金属和/或金属合金颗粒与该谈空心微球之间优选存在一定的孔隙。

其中，如无特殊说明，本发明中的金属和/或金属合金颗粒是指金属颗粒和/或金属合金颗粒。

进一步地，所述金属和/或金属合金颗粒均匀的分散在所述碳空心微球的壳层内部。

进一步地，所述中空复合微球中，金属和/或金属合金颗粒的质量分数为10-50wt％。可以理解，该质量分数是相对于中空复合微球的重质量百分含量而言；当该中空复合微球中，仅包含金属纳米颗粒或金属合金纳米颗粒时，金属纳米颗粒或金属合金纳米颗粒的质量分数为10-50wt％；当该中空复合微球中，同时包含金属纳米颗粒和金属合金纳米颗粒时，金属纳米颗粒和金属合金纳米颗粒总和的质量分数为10-50wt％。

进一步地，所述中空复合微球的粒径为2-10微米。