[发明专利]一种基于仿真优化的网状碳吸波体的制备方法

说明书

本发明的一个实施例公开了一种基于仿真优化的网状碳吸波体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10：制备本证吸波粉体并测试所述本证吸波粉体的电磁参数；S30：根据所述本证吸波粉体的电磁参数，使用有限元仿真软件构建网状碳材料模型并对其微观结构进行优化；S50：根据优化后的网状碳材料模型来制备网状碳吸波体并测试所述网状碳吸波体的吸波性能。本发明采用有限元仿真的方式，筛选合适微观结构的网状碳材料，具有效率高，原材料浪费少，加快材料研发、具有宽的有效吸收带宽的特点；解决了现有吸波材料质量重、吸收频宽窄、制备工艺复杂稳定性差和成本过高问题。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收领域。更具体地，涉及一种基于仿真优化的网状碳吸波体制备方法。

背景技术

近年来，随着现代电子科技技术的快速发展以及无线电通讯设备的广泛使用，电子设备给人类的日常生活带来了极大的便利。与此同时，电子设备运转所带来的电磁辐射，干扰和污染愈发严重，已经成为新一类的环境污染。一方面，过量的电磁辐射会对人类的健康产生不良影响，表现为正常细胞新陈代谢的紊乱和疾病发病率的升高，甚至于细胞癌变现象的产生；另一方面，电磁波泄漏会干扰精密电子设备的正常运转，使设备的精度出现明显下降，甚至于对硬件造成不同程度的损害。在我们的日常生活中，也会出现由电磁干扰引起的无线Wifi和手机信号不稳定等现象。因此，消灭这些不必要的电磁波对于人类社会的发展具有非常重要的意义。在这一背景下，吸波材料应运而生，成为新时代的研究热点，其能够将入射的电磁波能量转化为热能或者其他形式的能量，达到消耗电磁波的目的。

按电磁波损耗机理划分，吸波剂主要可以分为介电损耗型、磁损耗型和电导损耗型材料。介电损耗型材料主要包括碳化硅、氧化锌等化合物；磁损耗型材料指的是铁氧体等金属氧化物或纳米金属粒子；电导损耗型材料主要以碳材料和导电高分子为主。这其中，磁性材料由于本身密度较大，难以实现轻质化吸波。而介电材料本身损耗能力差，可控性差，难以实现高性能吸波。针对轻质和宽频的吸波需要，碳材料成为最有希望的候选者。同时，相对于其他损耗型吸波材料，网状碳材料本质上是一种二元材料：空气和固体。因此，网状碳材料不仅具有碳材料的优势，还具有一定的可设计性。例如，可以借鉴二元复合材料电磁参数的设计经验，优化多孔碳材料的结构。并且网状碳结构还具有工艺简单的特性，既可以利用高分子模板碳化，也可以通过气凝胶的方式制备。

然而简单地调控网状碳的微观结构和材料构成，不仅费时费力，而且还不一定取得优异的宽频效果。而且大量的实验研究也没能给出通过何种设计可以获取出色的吸波体。因此，需要优化辅助手段来指导网状碳的设计并实验宽频吸波特性。

发明内容

本发明的目的在于利用有限元仿真优化的方法和自然煤质的固有特性，实现一种基于仿真优化的网状碳吸波体的设计，并通过高分子模板的方法制备这种吸波体并验证其宽频的特性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种基于仿真优化的网状碳吸波体的制备方法，包括以下步骤：

S10：制备本证吸波粉体并测试所述本证吸波粉体的电磁参数；

S30：根据所述本证吸波粉体的电磁参数，使用有限元仿真软件构建网状碳材料模型并对其微观结构进行优化；

S50：根据优化后的网状碳材料模型来制备网状碳吸波体并测试所述网状碳吸波体的吸波性能。

在一个具体实施例中，所述步骤S10包括：

S101：选择一种有机高分子泡沫材料，用10ml～100ml去离子水清洗表面；

S102：配置一定浓度为10wt％～70wt％丙酮溶液，将所述有机高分子泡沫材料浸泡于所述丙酮溶液中，并放入超声清洗机中，在80w～120w功率下超声10min～60min；