[发明专利]一种基于黑滑石的复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于黑滑石的复合材料的制备及其在微波吸收方面的应用，属于吸波技术领域。首先将合成的无机纳米材料‑硅球通过溶胶凝胶法预先将金属离子均匀固定在球层表面，然后通过高温退火、酸碱刻蚀，随后进行黑滑石复合，从而实现将矿物材料包覆无机纳米功能材料。本发明的优势在于，克服了传统的将金属离子混入水相或有机相，金属离子容易团聚、分散不均的问题，同时增强了表面导电性能以及内部电磁损耗性能。制备的复合材料在提高吸波性能的同时，使用寿命得到了很好的保持；方法简单，易操作，具有广阔的应用前景。

(一)技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，尤其涉及一种基于黑滑石的复合材料及其制备方法及其在微波吸收方面的应用。

(二)背景技术

电磁波由于其在国防研究，交通运输行业以及日常生活用品等各个领域的广泛应用而受到了广泛的关注。同时，电磁辐射导致了一系列严重问题，例如干扰，威胁到军事应用和人类健康。众所周知，电磁波吸收材料的开发一直是解决这些问题的关键作用。通常，高性能电磁波吸收材料应具有较强的吸收能力，较宽的吸收带宽和重量轻等优点。目前，铁氧体具有渗透性高、匹配厚度薄、吸收带宽大、吸收率高、合成方便、成本低等理想吸收材料类型。另一方面，由于纳米材料具有许多优良的特性，纳米技术在吸收材料领域的应用将进一步提高材料的吸收效率。众所周知，Fe₃O₄是一种具有良好静态磁性和电磁吸收性能的铁氧体。但是，Fe₃O₄复合样品具有密度大、频带窄、易于聚集、易氧化等缺点，限制了其实际应用。为了克服该缺点，由于其在不同成分之间的显着协同作用和良好的阻抗匹配，已将许多研究转向设计具有新颖结构的多组分材料。

到目前为止，人们已经通过表面交联，涂覆，表面矿化，原位合成等方法来设计复合材料。其中，原位合成具有通过一步法同时进行材料形成和修饰的特性，就材料表面和孔壁修饰而言，它在多孔材料的修饰方面表现出优势。为了提高降解性能，已将纳米材料(例如SiO₂，粘土，氧化石墨烯，TiO₂，ZnO，g-C₃N₄等)原位合成到矿物材料中，以调整材料的基本性能。然而，这种复合材料也存在着一定问题，即无机纳米材料与矿物材料的复合很差，这将导致纳米颗粒的聚集和分散性变差，或者非选择性界面空隙会削弱材料的吸收性能。

近年来，由表面活性剂进行改性，利用模板牺牲法制备核壳材料，已成为一种新型的无机/有机材料，用于构建高性能材料。与传统的无机纳米材料相比，由于表面活性剂的存在，无机纳米材料与矿物材料具有极好的相容性。更重要的是，由于独特的结构进行电磁波的吸收和内部损耗，该材料可被用作吸波材料。在各种报道的矿物材料中，到目前为止，还没有研究过将黑滑石作为矿物填料原位掺混到纳米无机材料中，以改善用于微波吸收，黑滑石复合材料具有广阔的应用前景。

目前，核壳结构作为良好的材料结构，有合适的孔尺寸和良好的稳定性。以Fe₃O₄为中心的无极纳米系列材料因其具有氧化还原活性,不仅可以用于电磁损耗,其内部的核壳结构还可以通过多次折射进行损耗。但是，由于Fe-SiO₂成核速度过快以及目前合成方法的局限性,制备高性能的Fe-SiO₂系列复合材料一直面临很大困难和挑战。

本发明针对以上的不足，提出预先通过溶胶凝胶法以化学键的作用将Fe均匀分布在SiO₂球层表面，然后进行高温退火、酸碱刻蚀，以达到Fe/C复合材料的均匀形成，最后加入黑滑石，在材料表面进行吸收和分散电荷，提高材料的性能和寿命。

(三)发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于黑滑石的复合材料及其制备方法与在微波吸收方面的应用。所述制备方法改善其容易团聚和寿命短的制备方法，有效的解决了该问题。本发明中吸波材料，在构建含有金属离子的中空球上进行黑滑石矿物的覆盖，防止Fe的流失以及分散电荷，提高使用寿命和性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：