一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，所述电磁吸波剂由多根FeNi/C纳米纤维相互堆叠而成；多根FeNi/C纳米纤维相互搭接形成导电网络；其中，每根FeNi/C纳米纤维中，C纳米纤维将FeNi纳米颗粒包裹在其中。本发明专利技术还公开了上述FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的制备方法。采用本发明专利技术制备方法制得的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂呈一维纳米纤维结构，多根一维纳米纤维相互堆叠形成导电网络结构。本发明专利技术FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂具有良好的导电性，在低厚度下也具有强的反射损耗和宽的有效吸收频带；如在低厚度下(1.8mm)，有效吸波频带可达到4.4GHz，在2.7mm厚度下，吸波性能可达到‑24.8dB。

A FeNi/C nanofiber electromagnetic absorbing agent and its preparation method

The invention discloses a FeNi/C nanofiber electromagnetic wave absorber, which is composed of a plurality of FeNi/C nanofibers stacked each other; a plurality of FeNi/C nanofibers lapped each other to form a conductive network; in each FeNi/C nanofiber, the C nanofibers encapsulate the FeNi nanoparticles. The invention also discloses a preparation method of the electromagnetic absorbing agent of the FeNi/C nanofiber. The FeNi/C nanofiber electromagnetic wave absorber prepared by the preparation method of the invention has one-dimensional nanofiber structure, and a plurality of one-dimensional nanofibers stack each other to form a conductive network structure. The FeNi/C nanofiber electromagnetic absorber has good conductivity, strong reflection loss and wide effective absorption band at low thickness, and the effective absorption band can reach 4.4 GHz at low thickness (1.8 mm) and 24.8 dB at 2.7 mm thickness.

【技术实现步骤摘要】
一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂及其制备方法
本专利技术涉及一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，还涉及上述FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的制备方法，属于吸波材料

技术介绍
一维材料如纳米线、纳米棒和纳米管等因具有各向异性，大的横纵比，良好的色散性能，并且能提供直接的电子传输路径等优异性能而被广泛应用在电磁波吸波领域。其中，碳纳米纤维作为其中一种一维材料，受到了广泛的关注。许多碳纳米纤维被用来研究它的吸波性能，来满足理想的吸波材料的强吸收、频带宽、质量轻和密度小的特点。例如，700℃下煅烧5h后得到的Fe3O4/C纳米纤维在8.0GHz时的最大反射率可以达到-45.0dB。(T.Zhang,D.Huang,Y.Yang,F.Kang,J.Gu,Fe3O4/Carboncompositesnanofiberabsorberwithenhancedmicrowaveabsorptionperformance.Mater.Sci.Eng.B2013,178,1-9.)王等人成功利用自然界的胶原蛋白纤维合成了分层碳纳米纤维束，这是一种质量轻的强吸波电磁波吸波剂。(X.Wang,X.Huang,Z.Chen,X.Liao,C.Liu,B.Shi,Ferromagnetichierarchicalcarbonnanofiberbundlesderivedfromnaturalcollagenfibers:trulylightweightandhigh-performancemicrowaveabsorptionmaterials.J.Mater.Chem.C2015,3,10146-10153.)值得一提的是，静电纺丝是一种相当成熟的、效率高、能够大规模生产一维材料的技术。碳纳米纤维和金属材料组合可以优化电磁吸波剂的电磁参数，但是现有的碳纳米纤维和金属材料组合的复合电磁吸波剂中，金属材料负载在碳纳米纤维的表面，容易被氧化，从而降低了金属材料的磁性，进而影响整个复合材料的电磁吸波性能。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，该电磁吸波剂具有良好的吸波性能，即在低厚度下也具有强的反射损耗和宽的有效吸收频带；同时，电磁吸波剂中的合金纳米颗粒防腐性能好，不易被氧化，从而延长电磁吸波材料的使用寿命。本专利技术还要解决的技术问题是提供上述FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的制备方法，该制备方法工艺简单、成本低，能够适用于工业化大规模生产。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术手段为：一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，所述电磁吸波剂由多根FeNi/C纳米纤维相互堆叠而成；多根FeNi/C纳米纤维相互搭接形成导电网络；其中，每根FeNi/C纳米纤维中，碳纳米纤维将FeNi纳米颗粒包裹在其中，即FeNi纳米颗粒嵌入在C纳米纤维内。其中，每根FeNi/C纳米纤维的直径为100～250nm，所述FeNi纳米颗粒的直径不大于11.8nm。上述FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的制备方法，具体包含如下步骤：步骤1，配制静电纺丝液：将所需量的乙酰丙酮铁和乙酸镍加入到N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解后，往混合溶液中再加入所需量的聚丙烯晴粉末，混合物料于一定温度的水浴条件下搅拌一段时间后得到具有一定黏度的静电纺丝液；步骤2，制备一维纳米纤维：在一定的静电纺丝条件下得到一维纳米纤维，纳米纤维相互堆叠形成导电网络；步骤3，将步骤2得到纳米纤维先进行预氧化处理，预氧化后，再对纤维进行碳化煅烧，得到FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂。其中，步骤1中，所述N,N-二甲基甲酰胺溶剂的体积为5mL，乙酰丙酮铁的加入量为0.025mmol，乙酸镍的加入量为0.0125mmol，聚丙烯晴粉末的加入量为0.5g。其中，步骤1中，所述水浴温度为50～60℃，搅拌时间为30～40min。其中，所述聚丙烯晴粉末的分子量为15万。其中，步骤2中，静电纺丝工艺中，针头为20号规格的不锈钢针头，针头到收集器的距离为15cm；静电场电压为17kV，推助速度为0.45mL/h。其中，步骤3中，预氧化处理为：在空气氛围下，于250℃下处理2h。其中，步骤3中，碳化煅烧为在氮气气氛下，于700℃下碳化6h，该碳化温度下得到的碳纤维石墨化程度高，从而材料具有高的介电损耗。相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：采用本专利技术制备方法制得的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂呈一维纳米纤维结构，多根一维纳米纤维相互堆叠形成导电网络结构，从而本专利技术FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂具有良好的导电性，在低厚度下也具有强的反射损耗和宽的有效吸收频带；如在低厚度下(1.8mm)，有效吸波频带可达到4.4GHz，在2.7mm厚度下，吸波性能可达到-24.8dB；并且本专利技术的制备方法工艺简单、成本低，可实现规模化大批量生产。另外，本专利技术FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂中，FeNi纳米颗粒粒径小，被碳纳米纤维包裹在其中，从而FeNi纳米颗粒与碳纳米纤维的接触面积大，从而在两者界面处产生的界面极化效应大，进而有利于吸波材料对电磁波的损耗；同时，FeNi纳米颗粒被包裹在碳纳米纤维内，不易被氧化，防腐性能好，从而能够有效延长电磁吸波材料的使用寿命。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的X射线衍射图谱；图2为本专利技术实施例1制得的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的SEM照片；图3为本专利技术实施例1制得的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的反射损耗图谱。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。实施例1本专利技术FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，电磁吸波剂由多根FeNi/C纳米纤维相互堆叠而成(即电磁吸波剂为一维静电纺丝纳米纤维相互堆叠而成)；多根FeNi/C纳米纤维相互搭接形成导电网络，FeNi/C纳米纤维长度为微米级，每根FeNi/C纳米纤维的直径为100～250nm，FeNi纳米颗粒的直径约11.8nm；每根FeNi/C纳米纤维中，FeNi纳米颗粒嵌入C纳米纤维内，即碳纳米纤维将FeNi纳米颗粒包裹在其中。上述FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的制备方法，具体包含如下步骤：步骤1，配制静电纺丝液：将0.025mmol乙酰丙酮铁和0.0125mmol乙酸镍加入到5mLN,N-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌至物料溶解后，往混合溶液中缓慢加入0.5g聚丙烯晴粉末(聚丙烯晴粉末的分子量为15万)，混合物料于50℃水浴条件下搅拌半个小时后得到黏度为9％的静电纺丝液；该黏度确保了一维纤维的形貌，使纳米纤维具有大的比表面积，从而增大电子的传输路径。步骤2，制备一维纳米纤维：静电纺丝工艺中，针头为20号规格的不锈钢针头，针头到收集器的距离为15cm，静电场电压为17kV，推助速度为0.45mL/h，在该静电纺丝条件下制备一维导电网络纳米纤维；其中，为了使溶剂挥发，得到的前驱体纤维需在真空干燥箱中干燥24h；步骤3，将步骤2得到纳米纤维先在空气氛围下，于250℃下预氧化处理2h；预氧化处理后，再将纤维置于氮气气氛下，于700℃下碳化煅烧6h，得到FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂。图1为本专利技术实施例1制得的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的X射线衍射图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，其特征在于：所述电磁吸波剂由多根FeNi/C纳米纤维相互堆叠而成；多根FeNi/C纳米纤维相互搭接形成导电网络；其中，每根FeNi/C纳米纤维中，C纳米纤维将FeNi纳米颗粒包裹在其中。

【技术特征摘要】
1.一种FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，其特征在于：所述电磁吸波剂由多根FeNi/C纳米纤维相互堆叠而成；多根FeNi/C纳米纤维相互搭接形成导电网络；其中，每根FeNi/C纳米纤维中，C纳米纤维将FeNi纳米颗粒包裹在其中。2.根据权利要求1所述的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂，其特征在于：每根FeNi/C纳米纤维的直径为100～250nm；所述FeNi纳米颗粒的直径不大于11.8nm。3.一种权利要求1所述的FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂的制备方法，其特征在于，具体包含如下步骤：步骤1，配制静电纺丝液：将所需量的乙酰丙酮铁和乙酸镍加入到N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，搅拌溶解后，往混合溶液中再加入所需量的聚丙烯晴粉末，混合物料于一定温度的水浴条件下搅拌一段时间后得到具有一定黏度的静电纺丝液；步骤2，制备一维纳米纤维：在一定的静电纺丝条件下得到一维纳米纤维，纳米纤维相互堆叠形成导电网络；步骤3，将步骤2得到纳米纤维先进行预氧化处理，预氧化后，再对纤维进行碳化煅烧，得到FeNi/C纳米纤维电磁吸波剂。4.根据权利要求3所述的FeNi/C...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬广斌，吕婧，梁小会，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32