一种碳纳米管-氮化铝吸波剂及其制备方法、碳纳米管-氮化铝复合吸波材料及其应用技术

本发明专利技术提供了一种碳纳米管‑氮化铝吸波剂及其制备方法、碳纳米管‑氮化铝复合吸波材料及其应用，属于吸波材料技术领域。本发明专利技术提供的碳纳米管‑氮化铝吸波剂，包括碳纳米管和氮化铝；所述氮化铝包覆在所述碳纳米管表面；所述碳纳米管长度为2～10μm；所述碳纳米管的质量占碳纳米管‑氮化铝吸波剂总质量的1～10％。本发明专利技术采用的氮化铝具有良好的耐热冲击性、介电性能和抗熔融金属侵蚀性能；碳纳米管具有比表面积大、纵横比高、机械强度优异、介电性能突出等优异特性，同时碳纳米管表面的官能团或化学键与氮化铝中的化学键发生了取代或者结合，提高了碳纳米管在碳纳米管‑氮化铝吸波剂中的分散性，碳纳米管‑氮化铝吸波剂的吸波性能优异。

A kind of CNT AlN absorber and its preparation method, CNT AlN composite absorber and its application

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管-氮化铝吸波剂及其制备方法、碳纳米管-氮化铝复合吸波材料及其应用
本专利技术涉及吸波材料
，具体涉及一种碳纳米管-氮化铝吸波剂及其制备方法、碳纳米管-氮化铝复合吸波材料及其应用。
技术介绍
随着现代科技进步的飞速发展，民用领域电子信息技术的发展，衍生的电磁波辐射已经造成了诸如电磁污染、电磁干扰、信息泄密等很多复杂问题，阻碍了信息工业、电子产业等领域的发展；对于国防建设，尤其是微波电子技术和先进雷达作为提高武器系统生存、突防以及纵深能力的有效手段，已然成为了世界各军事强国角逐军事高新领域的热点之一。因此，研发出能够吸收特定频段电磁波的材料是目前解决上述问题的有效手段，具有很高的研究价值和应用前景。吸波材料作为一类重要的电磁波材料能吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量，减少电磁波干扰，并将材料的损耗转变为热能的一类材料，在民用领域的应用将会大大保障人类的健康，降低电磁所带来的危害；在国防建设领域能够尽可能的减弱雷达、红外等探测系统对目标的影响，明显提高武器系统或飞行器的突防、打击以及生存能力。碳纳米管(CNTs)作为一种重要的新型一维纳米材料，具有比表面积大、纵横比高、机械强度优异、介电性能突出等优异特性，在电磁波材料吸收领域得到了广泛的关注。但是，由于碳纳米管的管径小，表面能大，极易缠结、团聚在一起，严重影响了碳纳米管在聚合物中的均匀分散，致使吸波材料的吸波性能受到一定程度的影响。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管-氮化铝吸波剂及其制备方法、碳纳米管-氮化铝复合吸波材料及其应用。本专利技术提供的碳纳米管-氮化铝吸波剂中碳纳米管的分散性好，碳纳米管-氮化铝吸波剂吸波性能优异。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种碳纳米管-氮化铝吸波剂，包括碳纳米管和氮化铝；所述氮化铝包覆在所述碳纳米管表面；所述碳纳米管的质量占所述碳纳米管-氮化铝吸波剂总质量的1～10％；优选的，所述碳纳米管长度的外径为30～50nm；所述碳纳米管长度为2～10μm。优选的，所述氮化铝呈针状，长度为60～120nm，直径为5～15nm。本专利技术提供了上述技术方案所述碳纳米管-氮化铝吸波剂的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管、氮化铝和无水分散剂混合，进行改性处理，得到碳纳米管-氮化铝吸波剂。优选的，所述混合为超声分散；所述超声分散的时间为60～180min。优选的，所述改性处理的温度为80～160℃，时间为4～10h，升温到所述改性处理温度的速率为2～4℃/min。优选的，所述无水分散剂包括无水N,N-二甲基甲酰胺或无水乙醇。本专利技术提供了一种碳纳米管-氮化铝复合吸波材料，包括碳纳米管-氮化铝吸波剂和石蜡；所述碳纳米管-氮化铝吸波剂为上述技术方案所述碳纳米管-氮化铝吸波剂或上述技术方案所述制备方法制备的碳纳米管-氮化铝吸波剂。优选的，所述碳纳米管-氮化铝吸波剂和石蜡的质量比为1:9～2:3。本专利技术还提供了上述技术方案所述碳纳米管-氮化铝复合吸波材料在热敏元件、光敏元件、电子元件、智能元件或传感器中的应用。本专利技术提供了一种碳纳米管-氮化铝吸波剂，包括碳纳米管和氮化铝；所述氮化铝包覆在所述碳纳米管表面；所述碳纳米管的质量占所述碳纳米管-氮化铝吸波剂总质量的1～10％。本专利技术采用的氮化铝(ALN)具有良好的耐热冲击性、介电性能和抗熔融金属侵蚀性能；碳纳米管(CNTs)具有比表面积大、纵横比高、机械强度优异、介电性能突出等优异特性，本专利技术采用特定含量能够使碳纳米管之间避免出现严重的团聚现象，提高了其在氮化铝中的分散性，同时碳纳米管-氮化铝吸波剂的吸波性能优异；碳纳米管的长度对于团聚也是有影响的，过长会造成很多碳管之间互相的缠绕、弯曲、甚至长度的再结合，这些对于碳纳米管-氮化铝吸波剂形貌的形成以及最终吸波性能的稳定性有干扰作用，本专利技术通过控制碳纳米管的长度，提高了其在氮化铝中的分散性以及所得碳纳米管-氮化铝吸波剂的吸波性能；同时其表面的官能团或化学键与氮化铝中的化学键发生了取代或者结合，制备得到的碳纳米管-氮化铝吸波剂的吸波性能优异。本专利技术提供的碳纳米管-氮化铝吸波剂的制备方法操作简单，适宜工业化生产。本专利技术提供的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料在使用时用量少、反射损耗中有效吸收频带宽、反射损耗大，吸波性能优异。如本专利技术实施例结果所示，碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的介电常数实部为3.18～17.60；虚部为0.36～12.94；磁导率实部为0.83～1.12；磁导率虚部为0.05～0.54；反射损耗为-4.93～-50dB；吸波频宽为2～18GHz；材料厚度为0.1～6mm。附图说明图1为实施例1～4和对比例1制备的碳纳米管-氮化铝吸波剂的SEM图，其中，(a)为实施例1，(b)为实施例2，(c)为实施例3，(d)为实施例4，(e)为对比例1；图2为氮化铝(ALN)、碳纳米管(MWCNTs)和实施例3制备的碳纳米管-氮化铝吸波剂的XRD图；图3为实施例1～4制备的碳纳米管-氮化铝吸波剂红外谱图；图4为实施例5制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图5为实施例6制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图6为实施例7制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图7为实施例8制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图8为对比例2制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图9为实施例9制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图10为实施例10制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图11为对比例3制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的反射损耗图，其中，(a)为反射损耗3D图，(b)为反射损耗2D图；图12为实施例11～14制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的介电常数和磁导率在2～18GHz范围内的变化曲线图，其中，(a)为介电常数实部，(b)为介电常数虚部，(c)为磁导率实部，(d)为磁导率虚部；图13为实施例15～18制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的介电常数和磁导率在2～18GHz范围内的变化曲线图，其中，(a)为介电常数实部，(b)为介电常数虚部，(c)为磁导率实部，(d)为磁导率虚部；图14为实施例19～22制备的碳纳米管-氮化铝复合吸波材料的介电常数和磁导率在2～18GHz范围内的变化曲线图，其中，(a)为介电常数实部，(b)为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管-氮化铝吸波剂，其特征在于，包括碳纳米管和氮化铝；所述氮化铝包覆在所述碳纳米管表面；/n所述碳纳米管的质量占所述碳纳米管-氮化铝吸波剂总质量的1～10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管-氮化铝吸波剂，其特征在于，包括碳纳米管和氮化铝；所述氮化铝包覆在所述碳纳米管表面；
所述碳纳米管的质量占所述碳纳米管-氮化铝吸波剂总质量的1～10％。


2.根据权利要求1所述的碳纳米管-氮化铝吸波剂，其特征在于，所述碳纳米管的外径为30～50nm；所述碳纳米管长度为2～10μm。


3.根据权利要求1所述的碳纳米管-氮化铝吸波剂，其特征在于，所述氮化铝呈针状，长度为60～120nm，直径为5～15nm。


4.权利要求1～3任一项所述碳纳米管-氮化铝吸波剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碳纳米管、氮化铝和无水分散剂混合，进行改性处理，得到碳纳米管-氮化铝吸波剂。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合为超声分散；所述超声分散的时间为60～180min。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王廷梅，马巍，王齐华，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62