[发明专利]一种基于竹木材三维孔框架的磁性金属复合材及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种基于竹木材三维孔框架的磁性金属复合材及其制备方法和应用，该复合材的制备方法包括步骤：将竹木块置于酸性亚氯酸钠溶液中直至完全变白，再用去离子水清洗至中性，冻干，得到白色块状物；将磁性金属盐加入溶剂中，再加入酸物质，搅拌均匀得到含磁性金属离子的混合溶液；将白色块状物置于混合溶液中，放置一段时间后取出块状样品，干燥去除溶剂，得到前驱体产物；将前驱体产物置于惰性气氛中进行焙烧，得到基于竹木材三维孔框架的磁性金属复合材。本发明的方法工艺简单，成本低，而且制成的复合材兼具C、X、Ku波段的强吸收，有效吸收频带宽，在吸波材料领域具有较大的应用前景，可将其作为吸波材料使用。

技术领域

本发明属于吸波材料技术与木材技术交叉领域，更具体地，涉及基于竹木材三维孔框架的磁性金属复合材及其制备方法，以及该基于竹木材三维孔框架的磁性金属复合材作为吸波材料的应用。

背景技术

随着移动电话、局域网、家用机器人等无线电子设备的迅速发展，过量的辐射和电磁波对人类健康和信息安全产生了不利影响。吸波材料能够吸收、衰减入射电磁波，将电磁能量耗散为热能或通过干扰消除电磁波，在电磁干扰屏蔽领域受到了广泛的关注。新型碳材料具有密度低、介电性可调、耐腐蚀、耐高温等优点，可作为潜在的吸波材料。近年来，国内外对吸波材料轻、宽、低成本和可持续的要求推动着生物质电磁响应方面的广泛关注和研究，并取得积极成果。文章“Light-weight and low-cost electromagnetic waveabsorbers with high performances based on biomass-derived reduced grapheneoxides”以玉米秸秆为原料制得卷曲状还原石墨烯，用作吸波材料时在3.25mm的最大反射损耗为-51.7dB。文章“Wood-based straightway channel structure for highperformance microwave absorption”利用天然杉木材遗留的通直微管结构，在4.28mm厚度上获得-68.3dB和6.13GHz的高强度和宽频带电磁波吸收效果。虽然这些生物质衍生的碳质材料表现出优良的吸收强度和吸收宽度，然而，由于受到单一介电损耗和阻抗匹配水平低的抑制，它们通常只能在Ku段实现强吸收，多波段强吸收效果不理想。

以往研究发现，碳材料与磁性材料的耦合，可以实现介电和磁性损耗的协同增强，以及化学成分和微观结构的可调性，已成为近年来吸波材料的主要发展方向。然而，目前基于木材三维孔框架的磁性复合吸波材料的研究还很少，将富资源、低成本的竹材应用于吸波材料领域的研究更是鲜见报道。

发明内容

基于此，本专利提出，充分利用竹材木材和磁性金属优势，有效设计竹木材高度有序多孔框架结构，并结合磁性颗粒对竹木材多孔优势框架阻抗匹配与衰减特性的调节优化作用，实现电磁波的多波段强吸收。

为了实现上述目的，本发明的目的之一在于提供一种基于竹木材三维孔框架的磁性金属复合材的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1、将竹块和/或木块置于酸性亚氯酸钠溶液中直至完全变白，再用去离子水清洗至中性，冻干，得到白色块状物；

S2、将磁性金属盐加入溶剂中，然后加入酸物质，搅拌均匀得到含磁性金属离子的混合溶液；

S3、将步骤S1得到的白色块状物置于步骤S2的所述混合溶液中，放置一段时间后取出块状样品，干燥去除溶剂，得到前驱体产物；

S4、将步骤S3得到的前驱体产物置于惰性气氛中进行焙烧，得到基于竹木材三维孔框架的磁性金属复合材。

上述方案中，步骤S1中，将竹块和/或木块加入酸性亚氯酸钠溶液中，目的在于去除竹块/木块中的木质素。

在一些实施方式中，所述磁性金属为铁、钴、镍中的至少一种；作为优选的，所述磁性金属为铁、钴、镍中的至少两种。