具有吸波和热管理双功能的复合微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术的公开了一种具有吸波和热管理双功能的复合微球及其制备方法和应用。制备方法包括以下步骤：S1：酸活化凹凸棒石、Ni

【技术实现步骤摘要】
具有吸波和热管理双功能的复合微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及化学材料
，尤其涉及具有吸波和热管理双功能的复合微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电磁辐射污染已经成为继废水、废气、噪声、固体废弃物污染后又一大影响城镇居民健康的重要污染源，对人类的身体健康产生巨大的威胁。随着无线通信的发展，高集成度、高速、小型化的无线通信设备往往会受到不希望的电磁干扰效应和显著发热的影响。因此，在现代无线通信、自动驾驶汽车和便携式设备中，同时具有优异的热管理性能和卓越的电磁干扰屏蔽性能的材料受到了广泛的关注。相变材料可以在保持恒温的同时以潜热的形式存储和释放能量，因其在能量转换和利用过程中具有超高的体积能量密度和狭窄的温度分布范围，已在热能存储和电子设备热管理等不同领域得到广泛应用，被公认为用于热保护和电子冷却系统的最佳温度控制材料。
[0003]目前报道的用于电子器件的复合相变材料和微波吸收材料大多集中在单一用途的项目上，普遍存在制备方法复杂、机械强度差、经济效益低等问题。在具有小体积、轻重量、高能量密度的智能设备中，开发具有电磁干扰屏蔽和热管理双重功能的保护系统变得非常重要。然而，设计同时具有高效电磁干扰屏蔽和热管理功能的灵活、轻质和小体积的一体化材料仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种具有吸波和热管理双功能的复合微球及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的一种具有吸波和热管理双功能的复合微球的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1：酸活化凹凸棒石、Ni
‑
Co磁性颗粒、碳纳米管浆料与六偏磷酸钠和水混合搅拌、超声得到酸活化凹凸棒石
‑
Ni
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Co磁性颗粒
‑
碳纳米管悬浮液；
[0007]S2：悬浮液通过喷雾干燥构筑酸活化凹凸棒石
‑
Ni
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Co磁性颗粒
‑
碳纳米管复合微球；
[0008]S3：煅烧得到凹凸棒石
‑
Ni
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Co磁性颗粒
‑
碳纳米管复合微球；
[0009]S4：复合微球与相变材料真空浸渍，得到具有吸波和热管理双功能的复合微球；
[0010]其中，Ni
‑
Co磁性颗粒的制备步骤如下；称取十六烷基三甲基溴化铵、NaOH、四水合乙酸钴和四水合乙酸镍加入乙二醇溶液中搅拌、超声得到混合悬浮液，将混合悬浮液进行水热合成；反应结束后收集黑色粉末产物，用去离子水或无水乙醇洗涤，并进行干燥。
[0011]进一步的，Ni
‑
Co磁性颗粒的制备方法中，所述十六烷基三甲基溴化铵、NaOH、四水合乙酸钴、四水合乙酸镍和乙二醇按如下重量份计：
[0012]十六烷基三甲基溴化铵：2～6份
[0013]NaOH：1～4份
[0014]四水合乙酸钴：0.2～0.5份
[0015]四水合乙酸镍：0.5～3份
[0016]乙二醇：30～50份。
[0017]进一步的，Ni
‑
Co磁性颗粒的制备方法中，搅拌转速均为500
‑
1000r/min，搅拌时间均为30～60min；超声处理时间均为30～60min；水热合成温度均为180～200℃，水热合成时间均为6～12h。
[0018]进一步的，将凹凸棒石原矿经酸液浸泡得到酸活化凹凸棒石，酸活化过程为：酸液浸泡、固液分离、洗涤、干燥；其中酸液为H
+
浓度为1～4mol/L的无机强酸的水溶液，浸泡在搅拌中进行，搅拌转速为500
‑
1000r/min，浸泡温度为60～90℃，浸泡时间为40～120min。
[0019]进一步的，步骤S1中，所述酸活化凹凸棒石、Ni
‑
Co磁性颗粒、碳纳米管浆料与六偏磷酸钠和水按如下重量份计：
[0020]酸活化凹凸棒石：0.5～2份
[0021]Ni
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Co磁性颗粒：1～5份
[0022]碳纳米管浆料：10～30份，碳纳米管浆料的浓度为10％
[0023]六偏磷酸钠：0.2～1份
[0024]水：30～80份。
[0025]进一步的，步骤S1中，搅拌转速均为600
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1000r/min，搅拌时间均为30～60min；超声处理时间均为40～80min；步骤S2中，喷雾干燥过程中：喷雾干燥机通针设定3.0，风机频率设定35.00Hz，进风温度设定150～180℃，蠕动速度1～6RPM。
[0026]进一步的，步骤S3中，煅烧温度均为300～400℃，煅烧时间均为1～4h，煅烧气氛为惰性气体。
[0027]进一步的，步骤S4中，复合微球与相变材料的用量关系为：40～60wt.％：40～60wt.％；真空浸渍先在室温下抽真空10～50min，然后在40～90℃下抽真空10～50min。
[0028]一种采用上述的制备方法制备的具有吸波和热管理双功能的复合微球。
[0029]上述具有吸波和热管理双功能的复合微球的应用，用于高端电子设备的电磁干扰屏蔽和热能调节。
[0030]本专利技术通过水热合成制备了尺寸大小合适的Ni
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Co磁性颗粒，通过酸液浸泡将凹凸棒石解束和提纯以获得酸活化凹凸棒石，通过喷雾干燥、煅烧构筑凹凸棒石
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Ni
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Co磁性颗粒
‑
碳纳米管复合微球，将相变材料封装于复合微球的刚性结构中防止泄漏，得到具有吸波和热管理双功能的复合微球材料。
[0031]本专利技术利用矿物在储热领域和吸波材料研究中的特殊性质，通过相变材料实现优异的热管理性能，通过微球结构、介电损耗材料和磁损耗材料实现了微波吸收性能。因此，以凹凸棒石为基体材料调节复合材料的介电常数、碳纳米管为介电损耗材料和磁性金属合金为磁损耗材料，构筑复合微球进而使材料的本征阻抗与自由空间阻抗尽可能达到平衡，凹凸棒石的引入可以将复合材料的复介电常数调整到合适的范围，保证材料的阻抗匹配特性平衡，复合微球的多孔结构可以使入射电磁波在球体内部发生多次反射而损耗，结合磁性金属颗粒的强磁损耗能力以及多种损耗机制的协同作用，使该复合材料具有优越的吸波性能。
[0032]本专利技术制备的凹凸棒石
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Ni
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Co磁性颗粒
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碳纳米管复合微球具有高比表面积和呈
多孔结构，可以通过毛细管力、表面张力、氢键和范德华力等各种相互作用有效地封装相变材料。而且本专利技术制备的凹凸棒石
‑
Ni
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Co磁性颗粒
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碳纳米管复合微球的密度较传统吸波材料小、透波性能好且其独特的结构特点也有利于损耗电磁波等优势。而且，本专利技术采用的凹凸棒石还具有小尺寸效应、量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有吸波和热管理双功能的复合微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：酸活化凹凸棒石、Ni
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Co磁性颗粒、碳纳米管浆料与六偏磷酸钠和水混合搅拌、超声得到酸活化凹凸棒石
‑
Ni
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Co磁性颗粒
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碳纳米管悬浮液；S2：悬浮液通过喷雾干燥构筑酸活化凹凸棒石
‑
Ni
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Co磁性颗粒
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碳纳米管复合微球；S3：煅烧得到凹凸棒石
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Ni
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Co磁性颗粒
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碳纳米管复合微球；S4：复合微球与相变材料真空浸渍，得到具有吸波和热管理双功能的复合微球；其中，Ni
‑
Co磁性颗粒的制备步骤如下；称取十六烷基三甲基溴化铵、NaOH、四水合乙酸钴和四水合乙酸镍加入乙二醇溶液中搅拌、超声得到混合悬浮液，将混合悬浮液进行水热合成；反应结束后收集黑色粉末产物，用去离子水或无水乙醇洗涤，并进行干燥。2.如权利要求1所述的一种具有吸波和热管理双功能的复合微球的制备方法，其特征在于：Ni
‑
Co磁性颗粒的制备方法中，所述十六烷基三甲基溴化铵、NaOH、四水合乙酸钴、四水合乙酸镍和乙二醇按如下重量份计：十六烷基三甲基溴化铵：2～6份NaOH：1～4份四水合乙酸钴：0.2～0.5份四水合乙酸镍：0.5～3份乙二醇：30～50份。3.如权利要求1所述的一种具有吸波和热管理双功能的复合微球的制备方法，其特征在于：Ni
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Co磁性颗粒的制备方法中，搅拌转速均为500
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1000r/min，搅拌时间均为30～60min；超声处理时间均为30～60min；水热合成温度均为180～200℃，水热合成时间均为6～12h。4.如权利要求1所述的一种具有吸波和热管理双功能的复合微球的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华明，李道奎，左小超，张昕怡，唐异立，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：