[发明专利]一种过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料的制备方法包括：将经过酸化处理的碳纳米管与过渡金属纳米粉体混合加热得到所述过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料。本发明不仅制备得到了纯度极高的过渡金属纳米粉体，并利用该过渡金属纳米粉体与碳纳米管进行反应使过渡金属纳米粉体均匀附着在碳纳米管表面制备得到了一种具有稳定的介电损耗的复合材料；并将棉织物浸渍于该复合材料中，制备得到了一种具有优良的吸波性能的织物材料，为开发柔性吸波材料及隐身技术的发展提供了研究基础。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

吸波材料在雷达隐身领域、航空航天领域、NFC天线领域等都发挥着重要作用。利用外形设计实现雷达隐身，由于受目标、形态限制，实现难度大、成本高，一般常采用雷达吸波剂来达到隐身的目的。

镍(Ni)是一种坚硬而且具有扩散性并且具有强烈的铁磁性的金属，可以产生高度的磨光性和耐腐蚀。化学性质较为活泼，但比较稳定。镍(Ni)主要是在涂料与塑料等制作的导电色素材料中用来对电磁辐射干涉以及其他材料进行屏蔽。但金属镍的密度普遍较高，作为吸波材料涂覆会增加整体的质量，且在应用过程中抗氧化能力差，高于500℃氧化严重，使其无法大规模的使用。

碳纳米管材料是一种新型的一维柔性碳原子纳米材料，碳原子通过sp²杂化紧密结合排列后可形成一种蜂巢状晶体结构，具有长径比大、密度低、比表面积大、高电导率、机械强度高等特点，从可见光到红外波频段，均表现出良好的吸波特性，但其微波磁导率较小，因此，限制了碳纳米管吸波性能的进一步提高。

基于上述原因，提供一种过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料在提高碳纳米管的微波磁导率的同时克服磁性金属粉体密度高、易氧化的问题对于过渡金属和碳纳米材料在吸波材料中的应用将极具发展意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，通过将经过酸化处理的碳纳米管与过渡金属纳米粉体混合加热得到所述过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料并将棉织物浸渍在该复合材料溶液中得到一种具有优良吸波性能的织物，为新型吸波材料的发现及隐身技术的发展提供了良好的基础。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的技术方案之一：一种过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料的制备方法，包括以下步骤：将经过酸化处理的碳纳米管与过渡金属纳米粉体混合加热得到所述过渡金属纳米粉体/碳纳米管复合材料。

进一步地，所述酸化处理具体包括：将碳纳米管与酸性溶液以1～5g：150～300mL的比例混合后100～120℃加热回流8～16h(溶液全部呈黑色粘稠状则表明碳纳米管已经完全酸化，否则继续回流直至全部黑色粘稠)，洗涤干燥得到所述酸化处理的碳纳米管。

更进一步地，当溶液全部变成黑色，且溶液为黑色粘稠状时，表明碳纳米管已经完全酸化；若部分溶液为黄色(该黄色溶液为含二氧化氮的杂质溶液)，需分离出黄色溶液，再次进行回流，直至所有溶液均为黑色，回流后静置一段时间，用去离子水过滤，最后将该溶液冲洗至中性，干燥24h，得到所述酸化处理的碳纳米管。

酸化处理的目的是为了增加碳纳米管(MWCNTs)的活性，进行初步的纯化，去除杂质。

进一步地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管；所述酸性溶液为质量分数为68％～75％的浓硝酸溶液。

进一步地，所述过渡金属纳米粉体的制备具体包括：将过渡金属盐溶液与乙二醇混合后依次加入氢氧化钠溶液、硼氢化钠溶液、水合肼溶液搅拌得到所述过渡金属纳米粉体。

更进一步地，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为40％。