[发明专利]具备可调节的高电磁波吸收性能的CoNi/C纳米纤维及其制备方法

说明书

针对现有技术中电磁波吸收材料性能欠佳的问题，本发明提供了具备可调节的高电磁波吸收性能的磁性Cosubgt;x/subgt;Nisubgt;y/subgt;/C纳米纤维复合吸波材料及其制备方法。所述制备方法包括配制溶剂体系、向溶剂体系中添加金属盐得到前驱体溶液、纺丝和煅烧四个步骤。本发明所述的制备方法操作简单、原料成本低，适用于工业化大量生产；而且制备的一维磁性纳米纤维的CoNi合金（磁组分）和碳纳米纤维（介电组分）获得了最佳适配的电磁损耗能力，电/磁组分的协同作用达到了高性能吸波材料的阻抗匹配要求；因此不但具备低密度和强吸波性能，而且有效吸收带宽显著增加，具有成为新型高效微波吸收剂的潜力，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及电磁波吸收材料，具体涉及一种具备可调节的高电磁波吸收性能的磁性金属氧化物/碳复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着电子器件的快速发展和无线通信的广泛应用，电磁干扰污染已成为一个严重的问题。电磁辐射不仅干扰设备的功能，还会对人体健康造成威胁。同时，隐身飞机在军事突防和主动攻击中发挥着越来越重要的作用。基于此，电磁波吸收材料的研究受到广泛的关注，对材料的性能要求也越来越高。磁性金属(如Co、Ni、Fe)不仅具有高磁导率、高饱和磁化强度和高Snoke极限等优点，而且其成本低廉、磁损耗性能优异，它在吸波材料中具有广阔的应用前景。碳材料具备良好的化学稳定性和热稳定性、优异的介电性能和低密度，将磁性材料和碳材料进行优化复合，不仅可以克服磁性材料密度大的缺陷，而且可以提高电磁匹配和协同效应，实现比单一吸波材料更为优异的电磁波吸收。

然而，只有合理平衡磁性材料/碳纳米材料的磁性组分和介电组分，才能完成磁损耗和介电损耗的协同作用，实现理想的阻抗匹配，以达到电磁波吸收材料高性能的要求。厦门大学蒋巧荣等采用1,2-丙二醇做为还原剂，水热法将六水合氯化钴和六水合氯化镍在170℃下合成了链状CoNi合金结构。但该材料具有过强的介电损耗能力，导致其最大反射损耗值为-6dB，仅表现出微弱的吸波性能。西北工业大学周素华等将四水合醋酸钴、四水合醋酸镍溶解在乙二醇中用水热法制备了CoNi合金纳米粒子。该材料的最大反射损耗达到了-30.4dB，但有效吸收带宽仅1.9GHz，依然满足不了吸波材料宽吸收的需求。因此，追求电/磁组分匹配以制备高性能电磁波吸收材料一直是研究人员面临的难题。目前，尚未见制备高性能电磁波吸收材料的相关报道。

发明内容

针对现有技术中电磁波吸收材料性能欠佳的问题，本发明提供了具备可调节的高电磁波吸收性能的磁性Co_xNi_y/C纳米纤维复合吸波材料及其制备方法。本发明所述的复合吸波材料，不但具备低密度和强吸波性能，而且有效吸收带宽显著增加，具有成为新型高效微波吸收剂的潜力。此外，本发明提供的制备方法操作简单、成本低，适用于工业化大规模生产，具备广阔的商业应用前景和经济效益前景。

本发明的技术方案：具备可调节的高电磁波吸收性能的磁性Co_xNi_y/C纳米纤维(x，y表示制备时所加入Co盐和Ni盐的摩尔比)的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制溶剂体系：称取适量PAN(聚丙烯腈)和DMF(N,N-二甲基甲酰胺)溶于水中，在40～60℃的温度条件下搅拌8～12小时，得到具备足够表面张力的溶剂体系。其中，PAN和DMF的重量比为1.6:(15-18)。

(2)配制前驱体溶液：称取适量的金属盐Ni(NO₃)₂·6H₂O和Co(NO₃)₂·6H₂O，加入到步骤(1)制备的溶剂体系中，室温下搅拌8～12h，得到前驱体溶液。通过向溶剂体系中添加金属盐，不仅提供了镍源和钴源，而且增强了溶液的导电性，有利于后续静电纺丝的高压电场克服高分子纳米溶液的表面张力，使纺丝纤维呈蓬松丝状。