[发明专利]核壳型Fe3

说明书

本发明公开了一种核壳型Fesubgt;3/subgt;C/C纤维复合吸波剂的制备及在微波吸收中的应用，包括：将聚丙烯腈和硝酸铁溶于有机溶剂中，混合搅拌至澄清，得到混合液；采用同轴纺丝不锈钢针头，将混合液放入针筒，作为外相；同时将硝酸铁溶液作为内相；通过微量注射泵调节流速，直流电源接入同轴纺丝不锈钢针头，利用同轴静电纺丝方法制造同轴纤维；将收集的同轴纤维放入马弗炉，在空气中进行预氧化，得到预氧化纤维；将预氧化纤维放入管式炉，在Ar气氛下碳化烧结成核壳型Fesubgt;3/subgt;C/C掺杂碳纤维，本发明所提供的Fesubgt;3/subgt;C掺杂碳纤维是通过静电纺丝技术一体化成型获得的，具有制造效率高、环境要求低、后处理简单的优点；且能在较低的铁含量下获得较好的宽频吸波性能。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种核壳型Fe3C/C纤维复合吸波剂的制备及在微波吸收中的应用。

背景技术

电磁技术的迅猛发展对电磁波吸收材料的需求愈加迫切。在军事领域，飞行器、潜水器需实现对雷达波的隐身，各类带有重要信息的电磁信号也需要受到保护，以防泄露和窃取；在民生领域，电子电器设备的广泛应用伴随着日益严重的电磁辐射问题，严重影响人体健康和自然环境。因此，研发具有高性能的电磁波吸收材料具有重要意义。

目前还没有一种完美的吸波材料同时具备厚度薄、吸收频带宽、反射损耗低、质轻的理想性能要求。传统的吸波材料主要有金属微粉、铁氧体、碳材料，通过磁损耗和介电损耗实现对电磁波的吸收，但是由于材料本征属性的原因其吸波带宽、抗环境性、密度等仍然存在相关问题。得益于纳米技术的进步，材料的尺寸、形状、结构和组成能够在较大范围内实现调控，由此也促进了吸波材料向着复合材料、多频带兼容、智能化等方向发展。

碳材料具有轻质、导电性优良、稳定性好、价格低廉等优点，但由于其电磁损耗强度较低，无法达到吸波材料的应用需求。可以看出，一旦克服其单一损耗的问题，碳材料将成为吸波材料的重要未来之一。许多研究人员将碳材料与其他电损耗型或磁损耗型的吸波材料复合，从而引入更多的吸收机制，且能够改善阻抗匹配特性，获得了较好的结果。然而目前报道的碳吸波剂材料多为凝胶粒子或薄膜，制备流程长、工艺复杂，难以获得大规模应用。

鉴于这种情况，本发明采用同轴法静电纺丝技术制备负载铁磁性颗粒的核壳型复合碳纤维，通过对磁性粒子溶液和聚丙烯腈溶液的混纺，将磁性颗粒均匀嵌入纤维中，再对纤维进行高温处理可得具有不同形貌的Fe3C/C纤维复合吸波剂，能够实现宽频吸收。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性颗粒掺杂的核壳型碳纤维及其一体化制造方法。该碳纤维同时具有介电损耗和磁损耗，对雷达波具有较强的吸收，可以作为吸波剂得到应用。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种核壳型Fe₃C/C 纤维复合吸波剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将聚丙烯腈和硝酸铁溶于有机溶剂中，混合搅拌至澄清，得到混合液；

步骤二、采用同轴纺丝不锈钢针头，将步骤一的混合液放入针筒，作为外相；同时将硝酸铁溶液作为内相；通过微量注射泵调节流速，直流电源接入同轴纺丝不锈钢针头，利用同轴静电纺丝方法制造同轴纤维；

步骤三、将步骤二中收集的同轴纤维放入马弗炉，在空气中进行预氧化，得到预氧化纤维；

步骤四、将预氧化纤维放入管式炉，在Ar气氛下碳化烧结成核壳型 Fe₃C/C掺杂碳纤维，即核壳型Fe₃C/C纤维复合吸波剂。

优选的是，所述步骤一中，有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺和/或N-甲基吡咯烷酮。