一种三维石墨烯基吸波超材料基材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种三维石墨烯基吸波超材料基材及其制备方法，该方法包括：将三维石墨烯加入到生胶中，加入硫化剂和助剂；放入密炼机内混合均匀，得到混合物；将混合物放入热压机中热压成型，晾干，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。该三维石墨烯基吸波超材料基材实现了三维石墨烯粉末在生胶中良好的分散度，并且三维石墨烯的使用可以调控吸波超材料基材的电磁参数，可实现超材料基材的宽频段高吸收，并且可以作为未来隐身武器装备的潜在应用材料。

A three dimensional graphite alkenyl absorbing supermaterial substrate and its preparation method

The present invention provides a three-dimensional graphene based absorbing metamaterial substrate and a preparation method thereof. The method comprises: three-dimensional graphene added to the rubber, adding curing agent and additives; into the mixer in the mixing, to obtain a mixture; the mixture is placed in a hot press molding, hot press drying, three-dimensional graphite graphene based absorbing metamaterial substrate. The three-dimensional graphene based absorbing metamaterial substrate to realize three-dimensional graphene powder in rubber in good dispersion, and the use of three-dimensional graphene can control the electromagnetic parameters of absorbing metamaterial substrate, can realize broadband metamaterial substrates with high absorption, and can be used as future stealth weapons potential application materials.

【技术实现步骤摘要】
一种三维石墨烯基吸波超材料基材及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，更具体地，涉及一种三维石墨烯基吸波超材料基材及其制备方法。
技术介绍
吸波超材料是指能够有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类材料，它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸波的目的。在治理电磁污染、制造隐身材料等方面具有巨大的应用前景。三维(3D)石墨烯通常是指具有3D结构的二维(2D)石墨烯组装体，是近年来石墨烯化学领域的新型功能性材料。将2D石墨烯片整合成具有3D结构的组装体可以有效调控石墨烯的电学、光学、机械、化学和催化特性，因此3D石墨烯材料不仅具有重量轻、厚度薄等特点，其三维多孔的微/纳米结构还使其兼具柔性好、可压缩等优良特性，添加至吸波超材料可以作为未来隐身武器装备的潜在应用材料。这些独特的性质使3D石墨烯在材料科学领域备受关注。目前，隐身技术已经成为国防军事领域的重要研究课题，而新型隐身材料的研究和应用则是隐身技术发展的重要基础和关键。由于传统的吸波超材料存在密度高、厚度大、隐身技术有待提高等问题，因此对石墨烯/三维石墨烯等新型吸波超材料的研制和开发变得愈发重要。
技术实现思路
本专利技术通过在生胶中加入表面能较低的三维石墨烯粉末，并对三维石墨烯交联网络进行结构设计，实现三维石墨烯粉末在生胶中良好的分散度，并且三维石墨烯的使用可以调控吸波超材料基材的电磁参数，可实现超材料基材的宽频段高吸收，并且可以作为未来隐身武器装备的潜在应用材料。加入硫化剂和助剂，混合均匀后热压成型可以得到具有隐身作用的吸波超材料基材。生胶为基材提供了必要的韧性、高冲击模量等。助剂提高了石墨烯粉末在生胶中的分散度。并且通过调节各个组分的配比，可以制备不同厚度的、可贴附的轻质三维石墨烯基吸波超材料基材。本专利技术的三维石墨烯基吸波超材料在克服传统吸波超材料密度大、厚度大的问题的同时提高了吸波超材料基材的隐身性能。本专利技术提供了一种制备三维石墨烯基吸波超材料基材的方法，包括：将三维石墨烯加入到生胶中，加入硫化剂和助剂；放入密炼机内混合均匀，得到混合物；将所述混合物放入热压机中热压成型，晾干，得到所述三维石墨烯基吸波超材料基材。在上述方法中，其中，所述生胶包括聚氨酯、三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁基橡胶中的一种或多种。在上述方法中，其中，所述硫化剂包括过氧化二异丙苯和硫磺中的一种或两种。在上述方法中，其中，所述助剂包括硬脂酸、硅烷偶联剂中的一种或两种。在上述方法中，其中，生胶、三维石墨烯、硫化剂和助剂的质量比为100：0.1～5：1～6：0.5～8。在上述方法中，其中，所述密炼机的温度为60～100℃。在上述方法中，其中，所述热压机热压成型的温度为150～200℃。在上述方法中，其中，所述热压机热压成型的压力为5～25MPa。在上述方法中，其中，所述热压机热压成型的时间为10～60min。本专利技术还提供了一种根据以上方法制备的三维石墨烯基吸波超材料基材。通过本专利技术提供的制备三维石墨烯基吸波超材料基材的方法，得到了具有隐身作用的吸波超材料基材，可作为未来隐身武器装备的潜在应用材料。并且由于三维石墨烯材料的重量轻、厚度薄及其三维多孔的微/纳米结构的柔性好、可压缩等优良特性，使得制备的三维石墨烯基吸波超材料基材具有密度小、重量轻等优点。此外，本专利技术的三维石墨烯基吸波超材料基材的吸波性能显著优于传统的吸波超材料。附图说明图1是三维石墨烯基吸波超材料基材的制备流程示意图。具体实施方式下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。本专利技术的三维石墨烯基吸波超材料基材的制备方法，选用三维石墨烯粉末、生胶、硫化剂和助剂混合，在密炼机内混合均匀，得到的混合物放入热压机中热压成型，晾干，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。通过设置三维石墨烯粉末、生胶、硫化剂和助剂的比例，使得表面能较低的三维石墨烯粉末在生胶基材中具有良好的分散度，并且可以制备不同厚度的、可贴附的轻质三维石墨烯基吸波超材料基材。将三维石墨烯粉末加入到生胶中，并加入硫化剂和助剂，生胶、三维石墨烯粉末、硫化剂和助剂的质量比为100：0.1～5：1～6：0.5～8；生胶为聚氨酯、三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁基橡胶中的一种或多种；硫化剂为过氧化二异丙苯和硫磺中的一种或两种；助剂为硬脂酸、硅烷偶联剂中的一种或两种。放入60～100℃的密炼机内混合均匀，得到混合物后放入热压机，在5～25MPa的压力、150～200℃的温度下热压10～60min成型，晾干，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。实施例一将0.1g三维石墨烯粉末加入到100g聚氨酯中，并加入2g过氧化二异丙苯、0.5g硬脂酸和0.5g硅烷偶联剂；放入70℃的密炼机内混合均匀，得到混合物后放入热压机，在25MPa的压力、170℃的温度下热压10min成型，晾干，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。实施例二将1g三维石墨烯粉末加入到100g三元乙丙橡胶中，并加入3g过氧化二异丙苯、1.5g硬脂酸和1.5g硅烷偶联剂；放入70℃的密炼机内混合均匀，得到混合物后放入热压机，在25MPa的压力、170℃的温度下热压10min成型，晾干，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。实施例三将3g三维石墨烯粉末加入到100g硅橡胶中，并加入4g过氧化二异丙苯、3g硬脂酸和3g硅烷偶联剂；放入70℃的密炼机内混合均匀，得到混合物后放入热压机，在25MPa的压力、180℃的温度下热压40min成型，晾干，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。实施例四将5g三维石墨烯粉末加入到100g丁基橡胶中，并加入6g过氧化二异丙苯、4g硬脂酸和4g硅烷偶联剂；放入70℃的密炼机内混合均匀，得到混合物后放入热压机，在25MPa的压力、190℃的温度下热压60min成型，晾干，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。实施例五将4g三维石墨烯粉末加入到100g聚氨酯中，并加入2g硫磺和3g硬脂酸；放入60℃的密炼机内混合均匀，得到混合物后放入热压机，在5MPa的压力、200℃的温度下热压60min成型，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。实施例六将0.5g三维石墨烯粉末加入到100g硅橡胶中，并加入1g过氧化二异丙苯和0.5g硅烷偶联剂；放入100℃的密炼机内混合均匀，得到混合物后放入热压机，在15MPa的压力、150℃的温度下热压20min成型，得到三维石墨烯基吸波超材料基材。将实施例一至六得到的三维石墨烯基吸波超材料基材切割成300mm*300mm的规格，暗室测试反射率，得到的反射损耗的结果如下：表1、测试结果测试频率反射损耗实施例一17-18Ghz-3dB实施例二10-14Ghz-5dB实施例三5-8Ghz-8dB实施例四3-5Ghz-10dB实施例五4-7Ghz-9dB实施例六12-15Ghz-4dB由表1可见，本专利技术得到三维石墨烯基吸波超材料基材在300mm*300mm的规格时，3-18Ghz的吸收频率范围内的反射损耗都小于-3dB，而传统的吸波超材料在3-18Ghz的频率下的反射损耗大于-2dB。因此，本专利技术的三维石墨烯基吸波超材料基材的吸波性能显著优于传统的吸波超材料。并且3～18GHz是非常重要的雷达探测波段，也是隐身技术研究的重点，因此本专利技术制备的三维石墨烯基吸波超材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备三维石墨烯基吸波超材料基材的方法，其特征在于，包括：将三维石墨烯加入到生胶中，加入硫化剂和助剂；放入密炼机内混合均匀，得到混合物；将所述混合物放入热压机中热压成型，晾干，得到所述三维石墨烯基吸波超材料基材。

【技术特征摘要】
1.一种制备三维石墨烯基吸波超材料基材的方法，其特征在于，包括：将三维石墨烯加入到生胶中，加入硫化剂和助剂；放入密炼机内混合均匀，得到混合物；将所述混合物放入热压机中热压成型，晾干，得到所述三维石墨烯基吸波超材料基材。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生胶包括聚氨酯、三元乙丙橡胶、硅橡胶、丁基橡胶中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫化剂包括过氧化二异丙苯和硫磺中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助剂包括硬脂酸、硅烷偶联剂中的一种或两种。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：洛阳尖端技术研究院，洛阳尖端装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41