[发明专利]一种宽频高效碳基金属钴吸波材料的合成及应用

说明书

本发明公开了一种宽频高效碳基金属钴吸波材料的制备方法和应用，属于材料制备及微波吸收材料的技术领域。碳基金属钴是以2‑甲基咪唑、不同的钴盐和锌盐为前驱体，在简单的室温搅拌下合成的有机金属配合物，再通过高温热解得到磁性材料与碳材料的复合物。本发明制备的碳基金属钴材料与传统的金属磁性材料相比分散性好，密度小，且能够发挥磁性材料和碳材料的优势，大大提高材料的吸波性能。其中，当厚度为2.7mm时，有效带宽达到6.96GHz。本发明合成方法简单，反应条件温和，产物易分离，可实现大规模生产，符合实际生产需求，在微波吸收材料技术领域有巨大应用潜力。

技术领域

本发明属于微波吸收材料的技术领域，具体涉及的是一种宽频高效碳基金属钴吸波材料的合成及相关应用。

背景技术

随着科技日益进步，电子技术也是飞速发展，但电子设备愈发普遍的使用，带来了严重的电磁辐射污染问题(被WHO列为第四大环境污染源)。这种污染的危害主要体现在两个方面，一是对人体的生殖、免疫及神经系统造成危害，威胁人类的健康；二是严重干扰通讯信号、精密仪表及电子设备等的正常运行，引发电磁信号泄密。基于此，在实际生活中需要一种能够有效屏蔽和吸收电磁波的材料。在军事领域，此类材料广泛应用于隐身技术，随着军工技术的发展，对武器装备的反探测能力和防御能力提出了更高的要求。吸波材料能够吸收入射到装备表面的电磁波，减少反射的电磁波能量，从而降低目标的可探测性，实现隐身的目的。由此可见，无论是在军事领域还是民用领域，吸波材料都具有广阔的应用前景。

当前吸波材料的发展要求满足“薄、轻、宽、强”的特性，即吸收厚度薄，材料轻质，有效吸收频段宽，吸收强度强的特点。目前，铁氧体和磁性金属都是研究较广泛且发展比较成熟的一种磁性吸波材料，但是也存在不足，如：较差的分散性、密度大、易氧化、易腐蚀等限制了其进一步的应用。为了克服这些问题，可以利用将磁性粒子与低密度的介电材料进行复合的方法来调控电磁参数。碳材料由于具有电导率高、质轻、含量丰富、成本低等优点，被视作一种良好的介电材料。现在越来越多的研究集中在磁性粒子和碳材料的复合吸波材料的制备上，这种复合型吸波材料能够发挥磁性材料和碳材料的协同作用，将磁损耗和介电损耗有效结合，大大提高了材料的吸波性能，同时降低了材料整体的密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽频高效碳基金属钴吸波材料的合成及应用。该材料具有明显的大孔结构，吸波性能较好，在厚度为2.7mm时有效带宽可达6.96GHz。可以通过调节前驱体金属的含量来调控材料的吸波性能。该材料制备工艺简单、重复性好、成本低，有利于大规模生产。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明合成的是负载金属钴的碳材料。该材料合成步骤如下：

1)取容积为250mL的干净烧杯，称取48mmol 2-甲基咪唑溶于甲醇与乙醇的体积比为0:2～2:0的混合溶液中(总体积80mL)，充分溶解得到溶液A。

2)取另一个容积为250mL的干净烧杯，称取0mmol～12mmol硝酸锌和0mmol～12mmol硝酸钴同时于烧杯中并溶于甲醇与乙醇的体积比为0:2～2:0的混合溶液中(总体积80mL)，充分搅拌，形成透明溶液B。

3)将B溶液缓慢滴入A中，并持续搅拌6～36h,离心，乙醇洗3次，真空60～100℃干燥12～24h，研磨得到粉末。

4)步骤3)得到的粉末取100～300mg，在500～1000℃条件下，热处理1～3h，控制升温速度1～5℃/min，N₂气氛保护(流速30～50sccm)，自然冷却至室温，最后得到黑色样品。

制备的材料应用于吸波性能测试，实验条件如下：