吸波复合材料及制备方法、人造电磁材料及制备方法技术

本发明专利技术提供了吸波复合材料及其制备方法、以及人造电磁材料及其制备方法。本发明专利技术的吸波复合材料，按照体积百分比计，包含：0.1%-99.9%的纳米多孔气凝胶，以及0.03-33.3%的纳米级磁性金属微粉，其中纳米级磁性金属微粉弥散在纳米多孔气凝胶上。本发明专利技术的人造电磁材料，包括：基板、以及形成在基板的表面的吸收电磁波的导电微结构，其中，基板由本发明专利技术的吸波复合材料制成。本发明专利技术的吸波复合材料及其制备方法所制备的吸波复合材料、以及人造电磁材料及其制备方法所制备出的人造电磁材料，能够实现吸收电磁波。

【技术实现步骤摘要】
吸波复合材料及制备方法、人造电磁材料及制备方法
本专利技术涉及吸波复合材料及其制备方法，以及人造电磁材料及其制备方法。
技术介绍
超材料一般包括绝缘电解质和导电微结构，因此超材料要求基板具有高电阻特性，就是其中的导电材料不能构成连通相；另外，还要求能够实现金属微结构的加工，覆铜等（现有工艺）。而传统的吸波材料不能满足超材料的需求。目前超材料吸波材料的设计人员选用FR4和F4B等印刷电路板来设计，因而限制了超材料吸波材料的发展。磁性金属微粉吸波材料主要是通过磁滞损耗、涡流损耗等方式吸收电磁波，具有居里温度高、温度稳定性好、磁化强度高、微波磁导率较大等优点,因此在吸波材料领域得到广泛应用。但是由于磁性金属微粉的密度大,抗氧化、耐酸碱能力差，填充率较低，电阻率低，介电常数较高等原因。硅石气凝胶是以纳米粒子聚集并以空气为分散介质形成的非晶固体材料，具有超高比表面积和纳米多孔等特性，比表面积可达500-1200m2/g，孔隙率可以达到80%-99.8%，孔径一般为1-100nm。因其半透明的色彩和超轻重量，又被称为“固态烟”。因其独特的纳米多孔特征，又具有良好的绝缘特性和阻燃特性，使气凝胶广泛应用于隔热材料、隔音材料、催化剂、吸附剂、声阻抗祸合材料、切仑可夫探测器、宇宙尘埃搜集器、药物缓释材料等。例如，公开号101219360的中国专利技术专利公开了过渡金属基气凝胶、过渡金属氧化物气凝胶、复合过渡金属氧化物气凝胶的制备方法。其采用无机分散溶胶凝胶法，即以廉价的无机金属盐溶液为前驱体、聚丙烯酸为分散剂以及环氧丙烷为凝胶促进剂，通过溶胶-凝胶过程，结合超临界干燥与热处理工艺，制备了多种周期、多族过渡金属基气凝胶和过渡金属氧化物气凝胶材料。现有技术中，其缺陷在于，其制备的金属基材料是气凝胶网络的形成体，如果还原就造成网络塌陷、空隙消失等。再例如，公开号101851009A的中国专利技术专利公开了朵状四氧化三铁气凝胶颗粒的制备方法。其具体步骤如下：将Fe3O4晶体的前躯体-Fe(OH)2与Fe(OH)3分散于溶液中，再将混合溶液分散酒石酸铵乙醇溶液中，在20-90℃下老化1h以上，采用超临界干燥法制备出由Fe3O4纳米片组装而成的朵状多孔四氧化三铁气凝胶颗粒。现有技术中，其缺陷在于，四氧化三铁气凝胶如果直接作为吸波材料，吸波效果不好；如果将该四氧化三铁气凝胶直接还原成纳米铁，还原过程中随着氧的失去，网络会塌陷，纳米孔消失；而且剩下的铁由于自身磁场作用，也易发生团聚；无法实现铁的纳米化和整个吸波材料的轻质化。再例如，公开号102179230A的中国专利技术专利公开了一种赋磁二氧化硅气凝胶的制备方法。其以水玻璃为硅源，加入纳米级四氧化三铁分散液及干燥控制化学添加剂，经溶胶-凝胶、表面改性，在常压干燥条件下得到赋磁二氧化硅气凝胶。赋磁二氧化硅气凝胶为纳米级多孔材料，孔的平均孔径为3～5nm；赋磁二氧化硅气凝胶具有的饱和磁化强度为0.4～0.8emu·g-1。现有技术中，其缺陷在于，为了解决硅气凝胶无法与水中目标污染物充分接触及吸附处理后难以实现固液分离的问题，将四氧化三铁引入了凝胶网络，来达到目的；引入网络的铁还原会造成网络塌陷，纳米孔消失。
技术实现思路
针对相关技术中存在的问题，本专利技术所提供的吸波复合材料和人造电磁材料、以及通过各自方法制备出的吸波复合材料和人造电磁材料能够有效地吸收电磁波。为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种吸波复合材料，按照体积百分比计，其包含：0.1%-99.9%的纳米多孔气凝胶，以及0.03-33.3%的纳米级磁性金属微粉，其中所述纳米级磁性金属微粉弥散在所述纳米多孔气凝胶上。优选地，所述纳米多孔气凝胶为硅石气凝胶，所述纳米级磁性金属微粉选自铁、钴、镍、以及含有这些元素中任一元素的合金中的任一种。优选地，按照体积百分比计还包含0.01-99%的热固性树脂。优选地，所述热固性树脂为氰酸酯。优选地，按照体积百分比计还包含0.01-90%的纤维。优选地，所述吸波复合材料为平板结构。优选地，所述纳米级磁性金属微粉的体积百分比为33%。优选地，所述纳米级磁性金属微粉的外表面上生长有二氧化硅薄膜。本专利技术的第二方面提供了一种人造电磁材料，包括：基板、及形成在所述基板的表面的吸收电磁波的导电微结构，其中，所述基板由本专利技术前述任一吸波复合材料制成。优选地，所述导电微结构以蚀刻、激光雕刻、丝网印刷中任一方式形成在所述基板的表面上。优选地，所述导电微结构的材料为金属或石墨。优选地，所述金属为金、银、铜、铝中任一种。优选地，所述人造电磁材料为单层或多层结构。优选地，所述人造电磁材料为平板结构。本专利技术的第三方面提供了一种制备吸波复合材料的方法，包括如下步骤：步骤1:在纳米多孔气凝胶的纳米孔中生长纳米级磁性金属微粉基材料；步骤2:对于步骤1中获得的纳米多孔气凝胶/磁性金属复合微粉基材料，在维持其气凝胶结构不变的情况下，在还原气体保护下对其进行干燥并且使所生长的纳米级磁性金属微粉基材料还原，以制取所述吸波复合材料。本专利技术的第四方面提供了一种制备吸波复合材料的方法，包括如下步骤：步骤1：在纳米多孔气凝胶的纳米孔中生长纳米级磁性金属微粉基材料，再浸泡在含硅溶液中以使所述纳米级磁性金属微粉的外表面生长二氧化硅薄膜；步骤2，对于步骤1中获得的纳米多孔气凝胶/磁性金属复合微粉基材料，在维持其气凝胶结构不变的情况下，在还原气体保护下对其进行干燥并且使所生长的纳米级磁性金属微粉基材料还原；步骤3，然后再在所述还原气体保护下，升温200-700℃使所述二氧化硅薄膜致密化，以制取所述吸波复合材料。优选地，所述步骤1中在纳米多孔气凝胶的纳米孔中生长纳米级磁性金属微粉基材料，采用的是水热法。优选地，当无需对所生长的纳米级磁性金属微粉基材料进行还原时，将所述还原气体替换为惰性气体。本专利技术的第五方面提供了一种制备吸波复合材料的方法，包括：步骤1：采用正硅酸乙酯或水玻璃或硅溶胶为硅源，溶液形成溶胶后，加入金属微粉；调节pH值，形成凝胶；步骤2：再采用超临界干燥或常压干燥的方法制备得到吸波复合材料。本专利技术的第六方面提供了一种制备吸波复合材料的方法，包括：步骤1：采用正硅酸乙酯或水玻璃或硅溶胶为硅源，采用溶胶凝胶法，及超临界干燥或常压干燥的方法制备得到气凝胶粉体；步骤2：再将所述气凝胶粉体加入金属微粉的有机或无机盐溶液，再置于水热罐中加热反应，制备得到吸波复合材料。本专利技术的第七方面提供了一种制备吸波复合材料的方法，包括：步骤1：在气凝胶、磁性金属微粉、热固性树脂的混合过程中加入分散剂；以及步骤2：将步骤1中加入分散剂后的混合物注入模具静置，以获得所述吸波复合材料。优选地，所用到的分散剂为十二烷基苯磺酸钠分散剂。本专利技术的第八方面提供了一种制备吸波复合材料的方法，包括如下步骤：步骤a：以正硅酸乙酯为硅源，取正硅酸乙酯104克，水31.5克，乙醇92-460克混合均匀，混合均匀后摩尔比相当于正硅酸乙酯:水:乙醇为1:3.5:4-20，得到二氧化硅溶胶；在该溶胶中加入纳米羟基铁粉130克，搅拌均匀得到二氧化硅铁复合溶胶；步骤b：在模具的底部平放一层玻璃纤维布，将步骤a得到的二氧化硅铁复合溶胶倒入所述模具内，逐滴加入浓度为0.35mol/L的氨水，搅拌，调节pH值至2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸波复合材料，其特征在于，按照体积百分比计，其包含：0.1%‑99.9%的纳米多孔气凝胶，以及0.03‑33.3%的纳米级磁性金属微粉，其中所述纳米级磁性金属微粉弥散在所述纳米多孔气凝胶上。

【技术特征摘要】
1.一种吸波复合材料，其特征在于，按照体积百分比计，其包含：0.1％-99.9％的纳米多孔气凝胶，以及0.03-33.3％的纳米级磁性金属微粉，其中所述纳米级磁性金属微粉弥散在所述纳米多孔气凝胶上，其中，所述纳米级磁性金属微粉的外表面上生长有薄膜。2.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于，所述纳米多孔气凝胶为硅石气凝胶。3.根据权利要求2所述的吸波复合材料，其特征在于，所述纳米级磁性金属微粉选自铁、钴、镍中的任一种，或者纳米级磁性金属微粉为含有这些元素中任一元素或多种的合金。4.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于，按照体积百分比计还包含0.01-99％的热固性树脂。5.根据权利要求1所述的吸波复合材料，其特征在于，按照体积百分比计还包含0.01-90％的纤维。6.一种人造电磁材料，其特征在于，包括：基板、及形成在所述基板的表面的吸收电磁波的导电微结构，其中，所述基板由前述权利要求1-5中任一项所述吸波复合材料制成。7.根据权利要求6所述的人造电磁材料，其特征在于，所述导电微结构的材料为金属、合金或导电石墨。8.根据权利要求7所述的人造电磁材料，其特征在于，所述金属为金、银、铜、铝中任一种，所述合金为含有金、银、铜、铝中一种或多种。9.根据权利要求6所述的人造电磁材料，其特征在于，所述人造电磁材料为单层或多层结构。10.一种制备权利要求1所述吸波复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1:在纳米多孔气凝胶的纳米孔中生长纳米级磁性金属微粉基材料，其中，所述纳米级磁性金属微粉基材料的外表面上生长有薄膜；步骤2:对于步骤1中获得的纳米多孔气凝胶/磁性金属复合微粉基材料，在维持其气凝胶结构不变的情况下，在还原气体保护下对其进行干燥并且使所生长的纳米级磁性金属微粉基材料还原，以制取所述吸波复合材料。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤1中在纳米多孔气凝胶的纳米孔中生长纳米级磁性金属微粉基材料，采用的是水热法。12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当无需对所生长的纳米级磁性金属微粉基材料进行还原时，将所述还原气体替换为惰性气体。13.一种制备权利要求1所述吸波复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在纳米多孔气凝胶的纳米孔中生长纳米级磁...

【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