吸波复合材料及其制备方法、超材料及其应用技术

本发明专利技术公开了一种吸波复合材料及其制备方法、超材料及其应用法。吸波复合材料包括如下体积百分比组分：硅气凝胶0.1～100%、纤维0～90%、热固型树脂0～99%、分散剂0～5%；其中，所述硅气凝胶中还分散有纳米铁，所述纳米铁与硅气凝胶的体积比大于0，小于或等于33%，所述分散剂以热固型树脂存在为前提。超材料包括含有该吸波复合材料的介质基板和附在所述介质基板上的有助于吸波的导电微结构。本发明专利技术吸波复合材料、超材料密度小，重量轻，电阻高，吸波性能优异。吸波复合材料制备方法工艺条件易控，对设备要求低，材料良品率高，成本低。

【技术实现步骤摘要】
吸波复合材料及其制备方法、超材料及其应用
本专利技术属于吸波材料
，特别涉及一种吸波复合材料及其制备方法、超材料及其应用。
技术介绍
随着科学技术发展的日新月异，以电磁波为媒介的技术、各种产品越来越多，电磁波辐射对环境的影响也日益增大。比如，无线电波可能对机场环境造成干扰，导致飞机航班无法正常起飞;移动电话可能会干扰各种精密电子医疗器械的工作;即使是普通的计算机，也会辐射携带信息的电磁波，它可能在几公里以外被接收和重现，造成国防、政治、经济、科技等方面情报的泄漏。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料，其在包括军事以及其它方面也有广泛的应用，比如隐形机、隐形衣等。材料吸收电磁波的基本条件是:（1）电磁波入射到材料上时，它能最大限度地进入材料内部，即要求材料具有匹配特性；（2）进入材料内部的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即衰减特性。现有常用的吸波材料有FR-4、F4b、PTFE、聚酞亚胺等，而这些吸波材料在实际应用中存在均存在一定的缺陷，如将其制备超材料时，均会导致超材料不同程度的吸波性能或制备工艺上的缺陷。而超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料通常包括基板及周期排布在基板上的多个人造微结构，每一人造微结构与其附着的那部分基板可以看作是一个超材料单元。超材料的性质和功能由基板的特性及周期排布在基板上的人造微结构的特性共同决定。将上述现有吸波材料用于制备超材料时，具体地，使用FR-4、F4b、聚酞亚胺等吸波材料作为基板时，该类吸波材料介电损耗较大，几乎不具有吸波功能，从而影响超材料性能。而使用PTFE为基板时，其成本非常高，导致超材料总成本大幅上升，限制了超材料的规模化应用。最近出现了将聚烯烃一类的热塑性高分子树脂作为吸波材料，这类树脂材料介电损耗低，接近PTFE，价格低，但由于大部分的聚烯烃材料极性较小，表面粘结性较差，需要采用电镀的方式对聚烯烃材料的基板表面进行覆铜，但电镀方式的成本高，废水废液多，具有较高的污染，而其与铜的结合力较差，无法满足加工要求。另外，如上述的现有吸波材料密度大，质量重，从而严重限制了其应用领域，如无法满足要求“轻质”的特殊场合的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种轻质、同时具有优异吸波性能的吸波复合材料及其制备方法。本专利技术的另一目的是提供一种具有高阻抗的具有优异吸波性能的超材料及其应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种吸波复合材料，包括如下体积百分比组分：其中，所述硅气凝胶中还分散有纳米铁，所述纳米铁与硅气凝胶的体积比大于0，小于或等于33%，所述分散剂以热固型树脂存在为前提。以及，一种所述吸波复合材料的制备方法，包括如下步骤：将正硅酸乙酯、水、乙醇按照摩尔比为1:3.5:(4～20)的比例混合后在酸性环境中反应，制备二氧化硅溶胶；向所述二氧化硅溶胶中分散纳米铁源化合物后依次经老化、溶剂置换和干燥处理，得到分散有纳米铁的硅气凝胶；其中，所述纳米铁与硅气凝胶的体积比大于0，小于或等于33%。以及，一种超材料，包括介质基板和附在所述介质基板上的有助于吸波的导电微结构，其中，所述介质基板含有至少一吸波复合材料层，所述吸波复合材料层为上述的吸波复合材料。以及，上述的超材料在吸波领域中的应用。上述吸波复合材料以硅气凝胶为载体，有效降低了超材料的密度，降低了其重量。该硅气凝胶载体中弥散的纳米铁作为吸波体，有效赋予该吸波复合材料优异的吸波性能。通过对纳米铁与硅气凝胶两者体积的控制，使得该吸波复合材料具有高电阻特性。因此，该硅气凝胶与纳米铁协同作用，使得上述吸波复合材料密度小，重量轻，电阻高，吸波性能优异。当该吸波复合材料含有纤维、热固型树脂时，有效赋予了该吸波复合材料优异的力学性能和耐热性能，同时提供其电阻。上述吸波复合材料的制备方法通过将纳米铁源分散于二氧化硅溶胶中，使得吸波复合材料中的纳米铁分散均匀，且能与硅气凝胶载体结合牢固。另外其制备方法工艺条件易控，对设备要求低，由该方法制备的吸波复合材料良品率高，成本低，且密度小，电阻高。采用上述吸波复合材料制备的超材料重量轻。当吸波复合材料含有纤维、热固型树脂等组分时，该超材料还具有优异的机械性能和耐热性能。该超材料将导电微结构与吸波复合材料结合为一体，通过两者的协同作用具有优异的吸波性能。正是由于其具有该优异的性能，有效扩宽了超材料适应范围，使其可在吸波领域中得以广泛应用。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术实施例吸波复合材料制备方法的一种优选工艺流程示意图；图2为本专利技术实施例吸波复合材料制备方法的另一种优选工艺流程示意图；图3为本专利技术实施例超材料结构示意图；图4为本专利技术实施例4制备超材料吸波测试图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种轻质、吸波性能优异的吸波复合材料。该吸波复合材料包括如下体积百分比组分：其中，该硅气凝胶中分散有纳米铁，该分散剂以热固型树脂存在为前提。由上述吸波复合材料所含的组分可知，上述吸波复合材料至少具有以下实施方式：第一种实施例.上述吸波复合材料含有硅气凝胶和纳米铁，且硅气凝胶为载体，纳米铁为吸波体，纳米铁是分散在硅气凝胶中。第二种实施例.上述吸波复合材料含有硅气凝胶、纳米铁和纤维，其中，硅气凝胶占吸波复合材料总体积的0.1～100%，纤维在吸波复合材料中的体积含量大于0，小于或等于90%；且纤维分布在硅气凝胶中，作为吸波体的纳米铁分散在作为载体的硅气凝胶中。第三种实施例.上述吸波复合材料含有硅气凝胶、纳米铁和热固型树脂，其中，硅气凝胶占吸波复合材料总体积的0.1～100%，热固型树脂在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于90%；且热固型树脂与硅气凝胶颗粒互相掺杂分布，作为吸波体的纳米铁分散在作为载体的硅气凝胶颗粒中。第四种实施例.上述吸波复合材料含有硅气凝胶、纳米铁、纤维和热固型树脂，其中，硅气凝胶占吸波复合材料总体积的0.1～100%，热固型树脂在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于90%，纤维在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于90%；且热固型树脂与硅气凝胶颗粒互相掺杂，纤维分布在热固型树脂与硅气凝胶颗粒的混合体中，作为吸波体的纳米铁分散在作为载体的硅气凝胶颗粒中。第五种实施例.上述吸波复合材料含有硅气凝胶、纳米铁、热固型树脂和分散剂，其中，硅气凝胶占吸波复合材料总体积的0.1～100%，热固型树脂在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于90%，分散剂在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于5%；且热固型树脂、分散剂与硅气凝胶颗粒互相掺杂，作为吸波体的纳米铁分散在作为载体的硅气凝胶颗粒中。第六种实施例.上述吸波复合材料含有硅气凝胶、纳米铁、纤维、热固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸波复合材料，包括如下体积百分比组分：其中，所述硅气凝胶中还分散有纳米铁，所述纳米铁与硅气凝胶的体积比大于0，小于或等于33%，所述分散剂以热固型树脂存在为前提。

【技术特征摘要】
1.一种吸波复合材料，包括如下体积百分比组分：其中，所述硅气凝胶中还分散有纳米铁，所述纳米铁与硅气凝胶的体积比大于0，小于或等于33％，所述分散剂以热固型树脂存在为前提；所述纤维在吸波复合材料中的体积含量大于0，小于或等于90％，所述热固型树脂体积含量为0；且所述纤维分布在硅气凝胶中；或所述热固型树脂在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于90％，所述纤维体积含量为0；且所述热固型树脂与硅气凝胶颗粒互相掺杂分布；或所述热固型树脂在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于90％，所述纤维在吸波复合材料中的体积含量大于0小于或等于90％；且所述热固型树脂与硅气凝胶颗粒互相掺杂，所述纤维分布在热固型树脂与硅气凝胶颗粒的混合体中。2.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于：所述纳米铁为纳米羰基铁和/或纳米铁颗粒。3.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于：所述纤维为纤维布、纤维丝、纤维纱中的至少一种，其分布于所述吸波复合材料中。4.根据权利要求1～3任一项所述的吸波复合材料，其特征在于：所述热固型树脂为氰酸酯、呋喃树脂、聚丁二烯树脂、有机硅树脂中的至少一种。5.根据权利要求1～3任一项所述的吸波复合材料，其特征在于：所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠和/或脂肪酸的金属盐类。6.一种所述吸波复合材料的制备方法，包括如下步骤：将正硅酸乙酯、水、乙醇按照摩尔比为1:3.5:(4～20)的比例混合后在酸性环境中反应，制备二氧化硅溶胶；向所述二氧化硅溶胶中分散纳米铁源化合物后依次经老化、溶剂置换和干燥处理，得到分散有...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44