一种碳纳米管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碳纳米管基吸波超材料基材及其制备方法，该方法包括：将碳纳米管加入到生胶中，加入硫化剂和分散剂；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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。该碳纳米管基吸波超材料基材调控了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，并且该碳纳米管通过与生胶发生硫化反应提高制备的碳纳米管基吸波超材料基材的力学性能。

Carbon nanotube based absorbing metamaterial substrate and preparation method thereof

The invention provides a carbon nanotube based wave absorbing supermaterial base material and its preparation method. The method includes: adding carbon nanotubes into the raw rubber, adding vulcanizing agent and dispersing agent, mixing the mixture into a mixer and getting the mixture, and hot pressing and drying the mixture into a hot press and getting the carbon nanotube base absorption wave. Supermaterial base material. The carbon nanotube based absorbing supermaterial substrate regulates the electromagnetic parameters of the substrate of the absorbing supermaterial, and can achieve high absorption in the broad band of the supermaterial base material, and the carbon nanotube can improve the mechanical properties of the prepared carbon nanotube based absorbing supermaterial substrate by the vulcanization reaction with the raw rubber.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管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，涉及一种碳纳米管基吸波超材料基材及其制备方法。
技术介绍
近年来，吸波超材料在实现军事设备的雷达隐身、防止电磁污染等方面发挥了重要的作用。好的吸波材料能够有效地吸收和衰减入射到其表面的能量，有效地降低电磁波在物体表面的反射、散射和透射，从而实现隐身的目的。碳纳米管有着奇特的导电性质，它会因石墨烯形成碳纳米管时的卷曲方式不同而呈现出金属性和半导体性，可以在金属性和半导体性之间变换。碳纳米管具有自身独特的力学、电学和光学性质。随着直径和构型不同，其导电能力各有差异。由于碳纳米管的特殊结构和介电性质，其拥有较强的宽带微波吸收性能，发射到该材料表面的电磁波被吸收，不产生反射。加上碳纳米管具有重量轻、厚度薄、柔性好以及可压缩等优异的力学性质，因此，可用于隐形材料、电磁屏蔽等。目前，在国防军事领域中，隐身技术的研究至关重要，而对碳纳米管、石墨烯等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主要采用聚四氟乙烯等低介电常数的材料作为基材，电磁参数可调空间有限，导致吸波超材料的吸波性能优化空间有限，且力学性能有待进一步提高等问题，因此对碳纳米管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碳纳米管粉末，调控了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。生胶为基材提供了必要的柔性、高冲击模量等。助剂的使用提高了碳纳米管粉末在生胶中的分散性，并通过与生胶发生硫化反应提高制备的碳纳米管基吸波超材料基材的力学性能。因此，加入助剂，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。同时通过调节各个组分的配比，可以制备可贴附的轻质碳纳米管基吸波超材料基材。本专利技术的碳纳米管基吸波超材料在提高传统吸波超材料力学性能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碳纳米管基吸波超材料基材的方法，包括：将碳纳米管加入到生胶中，并加入助剂，其中，所述助剂包括硫化剂和分散剂；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，得到所述碳纳米管基吸波超材料基材。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，所述分散剂包括硬脂酸和硅烷偶联剂中的一种或两种。在上述方法中，其中，所述生胶、所述碳纳米管和所述助剂的质量比为100：0.1～5：1.5～13。在上述方法中，其中，所述硫化剂和所述分散剂的质量比为1～5：0.5～8。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碳纳米管基吸波超材料基材。通过本专利技术提供的制备碳纳米管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。碳纳米管调控超材料基材的电磁参数，助剂提高了碳纳米管在生胶基体中的分散性，并且碳纳米管通过与生胶发生硫化反应提高了制备的碳纳米管基吸波超材料基材的力学性能。此外，本专利技术的碳纳米管基吸波超材料基材的隐身性能优于传统吸波超材料的隐身性能。附图说明图1是碳纳米管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。本专利技术的碳纳米管基吸波超材料基材的制备方法，选用碳纳米管粉末、生胶和助剂混合，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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。通过设置碳纳米管粉末、生胶和助剂的比例，使得表面能较低的碳纳米管粉末在生胶基材中具有良好的分散度和优异的力学性能，可以制备力学性能优良的可贴附的轻质碳纳米管基吸波超材料基材。将碳纳米管粉末加入到生胶中，并加入助剂，生胶、碳纳米管粉末和助剂的质量比为100：0.1～5：1.5～13；助剂包括硫化剂和分散剂，其中，硫化剂和分散剂的比为1～5:0.5～8；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；分散剂为硬脂酸、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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。实施例一将0.1g碳纳米管粉末加入到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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。实施例二将1g碳纳米管粉末加入到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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。实施例三将3g碳纳米管粉末加入到100g硅橡胶中，并加入4g硫磺、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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。实施例四将5g碳纳米管粉末加入到100g丁基橡胶中，并加入5g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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。实施例五将4g碳纳米管粉末加入到100g聚氨酯中，并加入1g硫磺和0.5g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10MPa的压力、200℃的温度下热压60min成型，得到碳纳米管基吸波超材料基材。实施例六将0.5g碳纳米管粉末加入到100g硅橡胶中，并加入1g过氧化二异丙苯和8g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，得到碳纳米管基吸波超材料基材。实施例七将1g碳纳米管粉末加入到100g硅橡胶中，并加入5g硫磺和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、180℃的温度下热压30min成型，得到碳纳米管基吸波超材料基材。将实施例一至七得到的碳纳米管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-2dB实施例二10-14Ghz-4dB实施例三5-8Ghz-7dB实施例四3-5Ghz-9dB实施例五4-7Ghz-8dB实施例六12-15Ghz-2dB实施例七15-16Ghz-3d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备碳纳米管基吸波超材料基材的方法，其特征在于，包括：将碳纳米管加入到生胶中，并加入助剂，其中，所述助剂包括硫化剂和分散剂；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，得到所述碳纳米管基吸波超材料基材。

【技术特征摘要】
1.一种制备碳纳米管基吸波超材料基材的方法，其特征在于，包括：将碳纳米管加入到生胶中，并加入助剂，其中，所述助剂包括硫化剂和分散剂；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，得到所述碳纳米管基吸波超材料基材。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，所述分散剂包括硬脂酸和硅烷偶联剂中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生...

【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