[发明专利]一种碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料及其制备方法，其中，制备方法包括：在反应器中依次加入二胺、二酸酐和有机溶剂进行预聚反应，制备聚酰胺酸溶液；将得到的聚酰胺酸溶液加入预先超声分散均匀的碳纳米管溶液中，在惰性气体下加热引发亚胺化反应，抽滤得到沉淀物A；将得到的沉淀物A与九水合硝酸铁、去离子水混合均匀后加热引发水解反应，抽滤得沉淀物B；将沉淀物B在惰性气氛下进行高温热解处理，即得到碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料。本发明制备方法简单，所制备的碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料具有优良的吸波性质和超轻质特点。

技术领域

本发明涉及一种复合吸波材料及制备方法，具体涉及一种碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料及制备方法，属于吸波材料技术领域。

背景技术

随着国防领域对电磁隐身技术日益增长的需求以及电子信息技术发展所带来的电磁辐射污染对人类健康所造成的威胁，电磁波吸收材料已经成为当前材料领域的一大研究热点。

电磁波吸收原理是电磁波射入电磁波吸收材料内部后被转化为热能或其他形式能量，实现电磁波能量的衰减。然而，电磁波能否射入电磁波吸收材料内部并实现高效能量转化则取决于材料的阻抗匹配和衰减特性。尽管传统电磁波吸收功能材料(如氧化铁等)可以实现电磁波吸收的目的，但是其高密度、频带窄等问题已经限制了其实际应用。

因此，开发新型纳米复合电磁波吸收材料不仅可以克服单一吸波材料所引起的诸多问题，还能够满足电磁波吸波材料匹配厚度薄、质量轻、频带宽、反射损耗强等要求，研究意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有超轻质特点且能够展现出优良电磁波吸波性能的碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料及制备方法。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将二胺单体、二酸酐单体和有机溶剂加入反应器中，二胺单体与二酸酐单体的摩尔投料比为1：0.5～1.5，在惰性气氛保护、温度为常温的条件下进行预聚反应，反应时间1～24h，反应结束后得到聚酰胺酸溶液；

步骤2：将碳纳米管分散到装有有机溶剂的反应装置中，超声5～40min，随后加入步骤1得到的聚酰胺酸溶液，并用有机溶剂稀释，碳纳米管与聚酰胺酸溶液的重量投料比为1：0.5～2.0，在惰性气氛保护、温度为180～200℃的条件下进行亚胺化反应，反应时间1～24h，反应结束后冷却并抽滤得到沉淀物A；

步骤3：取步骤2得到的沉淀物A与九水合硝酸铁和去离子水充分混合，沉淀物A与九水合硝酸铁的质量投料比为1：1～2，在温度为50～100℃的条件下进行水解反应，反应时间1～24h，反应结束后冷却并抽滤得到沉淀物B；

步骤4：将步骤3得到的沉淀物B在保护气氛下进行热解处理，热解处理温度为600～900℃，热解处理结束后得到碳纳米管/介孔碳/碳化铁复合吸波材料。

优选的，在步骤1中，二胺单体为乙二胺、4,4′-乙烯二苯胺、对苯二胺、联苯胺和4,4′-二氨基二苯醚中的一种或多种；二酸酐单体为均苯四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐和3,4,9,10-四羧酸酐中的一种或多种；有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和N-乙基吡咯烷酮中的一种或多种；保护气氛为氮气。

优选的，在步骤2中，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和N-乙基吡咯烷酮中的一种或多种；保护气氛为氮气；亚胺化反应结束后，反应装置中的沉淀物先用有机滤膜进行过滤，然后依次用有机溶剂和无水乙醇进行洗涤，最后干燥。

优选的，在步骤3中，水解反应结束后，反应装置中的沉淀物先用滤膜进行过滤，然后依次用去离子水和无水乙醇进行洗涤，最后干燥。