[发明专利]氧化锆/钴/碳纳米管复合中空纤维及其制备和应用

说明书

本发明涉及氧化锆/钴/碳纳米管复合中空纤维及其制备方法和应用。本发明选择氧化锆、单质钴和碳纳米管作为吸波剂的组分，利用协同效应，同时实现了较宽的有效吸收带宽和对电磁波的较强损耗。使用钴盐，锆盐和表面活性剂进行静电纺丝，预氧化后得到锆钴碳纤维，经马弗炉煅烧后得到四氧化三钴与氧化锆复合的中空纤维，再经过与吡咯混合后高温反应得到氧化锆、钴与碳纳米管复合中空纤维材料。本发明方法过程简单，仅通过一步静电纺丝、马弗炉煅烧加高温包碳就可制备出三组分氧化物化物、单质与碳纳米管复合的中空纤维吸波剂。

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种氧化锆/钴/碳纳米管复合中空纤维及其制备和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近几十年以来，手机，笔记本电脑等移动电子设备的发展十分迅速，5G、无线局域网等通信技术的升级日新月异，与此同时人们也逐渐开始关注设备间的电磁干扰和电磁辐射等问题，因此有关对电磁污染的防护逐渐引起人们的重视。其中，电磁波吸收材料由于其应用范围广泛，成为了实现电磁防护的重要手段。虽然传统的磁性金属粉末吸波材料具有较高的饱和磁化强度和磁导率，磁损耗能力较强，但是其易被氧化，密度大，材料的吸波性能显著降低，不利于设备的便携化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种氧化锆/钴/碳纳米管复合中空纤维及其制备和应用。本发明的氧化锆/钴/碳纳米管复合中空纤维具备较强的损耗能力和较宽的有效吸收带宽，应用于电磁波吸收，具有较宽的有效吸收带宽和较强的损耗能力，在薄厚度下具有较强吸波性能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

一种氧化锆/钴/碳纳米管复合中空纤维的制备方法，包括如下步骤：将锆盐、钴盐和表面活性剂分散在溶液中，进行静电纺丝，经预氧化和在马弗炉中加热煅烧后，得到四氧化三钴/氧化锆中空纤维；最后，将该四氧化三钴/氧化锆中空纤维与吡咯一同放置于铸铁反应釜中，高温反应后即得。

进一步的，所述溶液为N，N-二甲基甲酰胺；

进一步的，所述锆盐为正丁醇锆或乙酰丙酮氧化锆；

进一步的，所述钴盐为乙酰丙酮钴或四水合乙酸钴；

进一步的，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

进一步的，钴盐、锆盐、表面活性剂和溶液的添加比例为：(0.4-1)g:(0.4-1.6) g:(0.8-1.5)g:(5-15)mL；优选为：(0.5-0.8)g:(0.8-0.9)g:(0.9-1.2)g:(9-12)mL。

进一步的，所述静电纺丝的电压为10-15kV，注射器针头距接收板的距离为15-30cm；优选的，电压为11-13kV，注射器针头距接收板的距离为22-26cm；进一步优选为：电压为12kV，注射器针头距接收板的距离为25cm。

进一步的，预氧化的温度为150-200℃，预氧化的时间为1-5h；优选的，预氧化的温度为170-190℃，预氧化的时间为2-4h；进一步优选为：预氧化的温度为180℃，预氧化的时间为3h。

进一步的，马弗炉的煅烧温度为400-700℃，升温速率为1-5℃/min，反应时间为2-5h；优选的，反应的温度为500-600℃，升温速率为1.5-2.5℃/min，反应时间为2.5-3.5h；进一步优选为：反应的温度为550℃，升温速率为2℃/min，反应时间为3h。

进一步的，四氧化三钴/氧化锆中空纤维、吡咯的添加比例为(50-200)mg: (1-5)mL；优选为(80-150)mg:(2-3)mL；进一步优选为100mg:2.5mL。