一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫及其制备方法，属于吸波材料的制备领域。以碳化硅纳米线气凝胶作为基体，在其纳米线上负载金属氧化物纳米颗粒，得到了具有超高比表面积的三维网络结构的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫。制备方法是将碳化硅纳米线气凝胶浸入金属氧化物的前驱体溶液后进行水热/溶剂热反应，然后将水热/溶剂热后的产品洗涤后干燥即可获得碳化硅@金属氧化物吸波泡沫。本材料的最大反射损耗可达到‑16dB，有效吸波频带可达5.76GHz，具有优良的吸波性能，可以应用于吸波材料领域。

Silicon carbide @ metal oxide absorbing foam and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫及其制备方法
本专利技术属于吸波材料的制备领域，具体涉及一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫及其制备方法。
技术介绍
电磁技术的发展和各种电子设备的普遍使用，在为人们生产生活带来便利的同时，也给人体安全造成了威胁，如会损伤人体的神经系统、免疫系统等，吸波材料在电磁防护领域发挥着越来越重要的作用。除此以外，在军事方面，雷达隐身技术是提高作战成功率和装备生存率的重要手段，吸波材料在一些隐身飞机等高精尖军事装备上已经有所应用，因此研发高性能的吸波材料在民用和军事上都有着深远的意义。吸波材料已得到了广泛的研究，常见的吸波材料如碳材料、金属氧化物、碳化硅等已得到广泛的研究。但目前这些吸波材料难以满足人们对于理想吸波体的要求：即需同时具备薄厚度、宽吸收频带、轻质和强的吸波能力这四大特点。为同时实现上述目标，不仅需要对吸波材料的成分进行优选，还需从材料结构的角度进行优化。但是，当前还未有能够满足该要求的吸波材料，因此迫切需要开发一种结构-功能一体化的吸波材料。碳化硅是一种传统的介电型吸波材料，由于其低密度、高的力学性能、良好的化学稳定性及热稳定性，近年来受到广泛的关注。碳化硅纳米线由于其高的长径比能产生丰富的界面极化，并且载流子可以沿着纳米线传输，当纳米线互相搭接时形成导电网络结构，可以进一步进行电磁波消耗。但是SiC纳米线如何均匀分散并且获得更长的导电通路仍是亟待解决的问题。通过将磁性金属氧化物(如Fe3O4、Co3O4等)负载于SiC纳米线表面，既能改善其阻抗匹配特性，使电磁波能够更多进入到吸波材料内部，同时又能引入磁性损耗，使电磁波进一步损耗。但是在基体中添加量大、密度大及吸波频带较窄的问题限制了其进一步的应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫及其制备方法，本专利技术选择的原料、制备方法简单，并且可以获得吸波性能优异的吸波材料。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术公开了一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫，该碳化硅@金属氧化物吸波泡沫是由碳化硅纳米线气凝胶和负载在纳米线表面的金属氧化物组成的三维网络结构；其中，碳化硅纳米线气凝胶是采用公开号为CN109627006A的专利技术专利所公开的技术制备所得，密度为5mg/cm3～100mg/cm3，碳化硅纳米线气凝胶的纳米线长度为100μm～1000μm，直径为20nm～0.5μm；金属氧化物的粒径为4nm～500nm。优选地，所述金属氧化物为四氧化三铁、三氧化二铁或四氧化三钴。优选地，该碳化硅@金属氧化物吸波泡沫在4～18GHz具备吸波性能，反射损耗低于-10dB。本专利技术公开了上述的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配制金属氧化物前驱体溶液：将金属氧化物前驱体超声分散于溶剂中，制备浓度为(0.3～120)g/L的金属氧化物前驱体溶液；2)水热/溶剂热处理：将碳化硅纳米线气凝胶和步骤1)制得的金属氧化物前驱体溶液利用水热/溶剂热法在150℃～220℃下保温处理4～24h，在碳化硅纳米线气凝胶的纳米线表面生成金属氧化物纳米颗粒；3)洗涤：对步骤2)制得的产物进行洗涤以去除未负载在碳化硅纳米线表面的金属氧化物纳米颗粒；4)干燥：将步骤3)处理得到的产物烘干，制得碳化硅@金属氧化物吸波泡沫。优选地，步骤1)中，所用金属氧化物前驱体为乙酰丙酮铁、乙酰丙酮亚铁、二茂铁、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、FeSO4·7H2O、乙酰丙酮钴、Co(NO3)2·6H2O和Co(AC)2·4H2O中的任意一种或多种。优选地，步骤1)中，所用溶剂为去离子水、无水乙醇、乙酸乙酯、氯仿、丙酮和苯中的一种或几种。优选地，碳化硅纳米线气凝胶和步骤1)制得的金属氧化物前驱体溶液的用量配比为(0.5～10)g/L。优选地，步骤4)中，烘干是于30℃～100℃中处理1h～12h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术是以具有三维连续网络结构的碳化硅纳米线气凝胶作为基体，凭借碳化硅纳米线气凝胶的连续网络状结构和超高的比表面积，采用水热/溶剂热法，在碳化硅纳米线气凝胶的纳米线表面生成了金属氧化物纳米颗粒，最终得到了具有超高比表面积的三维网络结构的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫，碳化硅三维多孔连续网络结构和金属氧化物间的耦合作用使得的制得的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫属于介电损耗与磁性损耗复合吸波材料，一方面负载的金属氧化物可以调节碳化硅气凝胶的介电常数及磁导率，可以提高吸波剂的阻抗匹配性能；另一方面负载金属氧化物后引入了磁性损耗，并且与碳化硅结合的界面还会产生界面极化现象，增强吸波性能。同时，采用碳化硅纳米线气凝胶负载金属氧化物，既能减少金属氧化物的使用量，降低材料密度，又能较好的分散金属氧化物，此外所获得的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫内部的多孔结构还可以对入射的电磁波进行多级反射，进一步消耗电磁波，增强材料的吸波性能。本专利技术制备的吸波泡沫在4—18GHz有良好的吸波性能，反射损耗低于-10dB，最大反射损耗达到-16dB，有效吸波频带可达5.76GHz，具有优良的吸波性能，并且同时具备厚度薄、密度低、吸波频段可控等优势，可以应用于吸波材料领域。本专利技术公开的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫的制备方法，无需特殊设备，工艺简单，适合于规模化生产，可以作为吸波材料应用于电磁屏蔽及吸收领域。附图说明图1为采用公开号为CN109627006A的专利技术专利所公开的技术制备的碳化硅纳米线气凝胶的微观扫描照片；图2为实施例1制得的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫的宏观形貌照片；图3为实施例1制得的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫的吸波性能曲线；图4为实施例2制得的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫的XRD图；图5为实施例3制得的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫的微观扫描照片；具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫，其特征在于，该碳化硅@金属氧化物吸波泡沫是由碳化硅纳米线气凝胶及负载在其纳米线表面的金属氧化物组成的三维网络结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫，其特征在于，该碳化硅@金属氧化物吸波泡沫是由碳化硅纳米线气凝胶及负载在其纳米线表面的金属氧化物组成的三维网络结构。


2.根据权利要求1所述的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫，其特征在于，所述金属氧化物为四氧化三铁、三氧化二铁或四氧化三钴，金属氧化物的粒径为4nm～500nm。


3.根据权利要求1所述的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫，其特征在于，碳化硅纳米线气凝胶是由SiC纳米线构筑的三维网络结构，密度为5mg/cm3～100mg/cm3；所述SiC纳米线长度为100μm～1000μm，直径为20nm～0.5μm。


4.根据权利要求1所述的碳化硅@金属氧化物吸波泡沫，其特征在于，该碳化硅@金属氧化物吸波泡沫在4～18GHz具备吸波性能，反射损耗低于-10dB。


5.一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配制金属氧化物前驱体溶液：将金属氧化物前驱体超声分散于溶剂中，制备浓度为(0.3～120)g/L的金属氧化物前驱体溶液；
2)水热/溶剂热处理：将碳化硅纳米线气凝胶和步骤1)制得的金属氧化物前驱体溶液利用水热/溶剂热法在150℃～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红洁，谢强，卢德，蔡志新，苏磊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61