[发明专利]一种多级异质结构微波吸收材料及其制备方法

说明书

本发明属于功能性材料技术领域，特别涉及一种多级异质结构微波吸收材料及其制备方法。以纤维为基体材料，在其上原位生长ZIF‑67纳米片阵列获得作为前驱体和模板的ZIF‑67@CF，之后进行刻蚀、硫化、碳化获得所述多级异质结构微波吸收材料。本发明材料的多重损耗机制使本发明的多级异质结构WS₂/CoS₂@CCF复合材料具有优异的电磁波吸收性能，从而为先进电磁波吸收器的精确设计提供了一条新途径。

技术领域

本发明属于功能性材料技术领域，特别涉及一种多级异质结构微波吸收材料及其制备方法。

背景技术

随着5G信息时代的到来，电子通信设备产生的电磁干扰(EMI)和辐射已经严重影响了人体健康、电子信息安全和设备性能。因此，探索低成本、高效的电磁微波吸收(EMW)器，并且能够将入射的电磁波转化为热量或其他形式的能量，从而有效地衰减电磁波是一个迫切的问题。通常，理想的EMW吸波材料应具有匹配厚度薄、带宽宽、吸收能力强、重量轻等基本特性。为了满足上述要求，合理的结构和组分设计已成为关注先进的EMW吸波器的焦点。

目前，碳纳米管、石墨烯、碳气凝胶等碳材料由于其具有介电损耗高、密度低、环境稳定性好等优点，所以被广泛应用于EMW吸收领域。但是这些碳材料存在复杂的合成工艺和高昂的成本等缺点，严重阻碍了其大规模的应用。芭蕉、木材、香菇、荷叶等生物质材料的热解产物具有可持续性、成本低、无毒、工艺简便等优点，被广泛认为是新型的碳基EMW吸波材料。更重要的是，它们特殊的固有结构(如胞状结构、多级结构、交织网络结构、空心管状结构等)以及本身存在的大量的缺陷和残余官能团也有助于通过多次反射和延伸传输路径，从而产生增强的极化损耗，表现出卓越的EMW吸收性能。

然而，碳材料的高导电性通常也会带来严重的阻抗匹配失衡，导致入射的EMW被反射。一般来说，通过合理的结构设计和选择磁/介电多组分的材料可以有效地优化阻抗匹配。此外，同时存在介电和磁的双损耗机制也有利于提高损耗能力。随着金属有机框架(MOFs)材料的快速发展，经煅烧MOFs制备的碳/金属复合材料具有孔隙率高、结构可控、成分可调等优点，在EMW吸收方面具有巨大的应用潜力。同时，MOFs改性的纤维和织物也被广泛研究并作为碳化前驱体使用，可以有效避免MOFs颗粒的聚集，轻松构建高效的电磁衰减网络。此外，大量的异质界面的存在还可以贡献额外的界面极化损耗，提高EMW吸收能力。