本发明专利技术涉及一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料及其制备方法与应用，主要由三聚氰胺泡沫、银纳米粒子以及聚二甲基硅氧烷复合形成，将酸蚀后的三聚氰胺泡沫置于银浆浸泡制得酸蚀导电三聚氰胺泡沫，再将酸蚀导电三聚氰胺泡沫在不同浓度的聚二甲基硅氧烷溶液中浸渍并固化，最终制得三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料。与现有技术相比，本发明专利技术制得的三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料不仅具有电磁双负特性即负介电常数和负磁导率，还可以通过施加外力使其进行形变从而对其双负程度以及所对应频率范围进行调控，可应用于可调超材料领域，并有助于扩大超材料在智能开关、可调天线窗等领域的应用。可调天线窗等领域的应用。可调天线窗等领域的应用。
【技术实现步骤摘要】
一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料及其制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及超复合材料
，尤其是涉及一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]自2009年Zhong等人通过制备碳纳米纤维(CNF)/聚醚酰亚胺(PEI)复合材料实现负介电常数的现象开始，人们就致力于在聚合物领域通过调节组分和构造各种微观结构来实现负介电常数的超材料性能。但是鲜有人能在已经制成的样品下实现对其超材料性能的调节。
[0003]三聚氰胺泡沫作为一种典型的具有三维网络结构的聚合物，其柔性以及可调特性有着广泛的应用前景和重要的应用价值。然而，纯三聚氰胺泡沫具有正的介电常数和正的磁导率，难以实现超材料性能。本专利技术人的专利CN110204779 A公开了一种具有超材料性能的复合材料的制备方法，提供了一个酸化碳管/导电银胶/三聚氰胺泡沫复合材料，该复合材料的负介电常数和负磁导率所对应的频率范围为1M
‑
1GHz。然而该专利所设计的材料，频率范围较小，工作频率也较低，难以应用在5G、卫星通信等新兴通信领域。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的负介电常数和负磁导率所对应的频率范围小、应用局限等缺陷而提供一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术的技术方案之一为提供一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料，由三聚氰胺泡沫、银纳米粒子以及聚二甲基硅氧烷复合形成，所述三聚氰胺泡沫与所述银纳米粒子的质量比为5:1
‑
2。聚二甲基硅氧烷为三聚氰胺泡沫提供结构强度，银纳米粒子包覆着三聚氰胺泡沫，为三聚氰胺泡沫提供电磁性能。
[0007]进一步地，所述银纳米粒子的直径为10
‑
40μm。
[0008]本专利技术的技术方案之二为提供一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)将三聚氰胺泡沫置于强酸中腐蚀，并用去离子水漂洗至中性，经一次干燥后置于银浆中充分浸渍，经二次干燥后即制得酸蚀导电三聚氰胺泡沫；
[0010](2)将聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂混合，并加入稀释剂稀释，分别制备得到高浓度聚二甲基硅氧烷溶液和低浓度聚二甲基硅氧烷溶液；
[0011](3)将步骤(1)中制得的酸蚀导电三聚氰胺泡沫先置于低浓度聚二甲基硅氧烷溶液中，完全浸渍后进行一次固化；再将一次固化后的固化物置于高浓度聚二甲基硅氧烷溶液，完全浸渍后进行二次固化，二次固化后即制备得到三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅
氧烷超材料。
[0012]进一步地，步骤(1)中，所述强酸的pKa＜1，腐蚀时间为5
‑
45min。强酸能腐蚀三聚氰胺泡沫结构，从而在网状结构中制造缺口，形成微电容，为负磁导率的产生提供支持。腐蚀时间过短或过长都无法将三聚氰胺泡沫的骨架腐蚀成具有分裂开口谐振环的理想结构。
[0013]进一步地优选，步骤(1)中，一次干燥的时间为8
‑
24h，二次干燥的时间为12
‑
24h。
[0014]进一步地优选，所述强酸选自浓硫酸、浓硝酸、高氯酸、高锰酸中的一种。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述银浆由聚对苯二甲酸乙二醇酯和银纳米粒子组成，所述银纳米粒子的质量占所述银浆质量的50％
‑
80％。银纳米粒子附着在三聚氰胺泡沫骨架上，为三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料提供导电能力。
[0016]进一步地，步骤(2)中，所述固化剂选自含氢硅油或正硅酸乙酯；所述稀释剂选自丙酮、甲苯、氯仿中的任一种。
[0017]进一步地，步骤(2)中，所述聚二甲基硅氧烷预聚体与固化剂的质量比为8
‑
15:1。
[0018]进一步地，步骤(2)中，所述高浓度聚二甲基硅氧烷溶液是质量分数为70
‑
90％的聚二甲基硅氧烷溶液，所述低浓度聚二甲基硅氧烷溶液是质量分数为40
‑
60％的聚二甲基硅氧烷溶液。低浓度聚二甲基硅氧烷溶液粘度较小，能完全填充三聚氰胺泡沫的空隙，而高浓度聚二甲基硅氧烷溶液能防止测试电磁波绕过样品造成漏波且提供较好的力学弹性。
[0019]进一步地，步骤(3)中，一次固化和二次固化的温度为60
‑
120℃，时间为1
‑
12h。
[0020]本专利技术的技术方案之三为提供一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的应用，所述三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料应用于可调超材料领域。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0022](1)本专利技术以聚二甲基硅氧烷作为基底，使得三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料具有优异的力学性能和良好的弹性，可以在不同应力下发生形变，并通过形变调控负介电常数和负磁导率的频段区间和强度。
[0023](2)本专利技术采用酸蚀的方法，通过改变用酸的强度和酸蚀的时间控制三聚氰胺泡沫骨架的断裂密度，从而影响银纳米粒子在三聚氰胺泡沫里的含量，继而控制了三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的电磁性能。
[0024](3)本专利技术的三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料具有电磁双负特性即负介电常数和负磁导率，未形变的三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的负介导常数和负磁导率所对应的频率范围为2
‑
7.15GHz。
[0025](4)本专利技术的三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料具有应力可调性，通过改变三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的形态对其负介导常数、负磁导率、以及所对应的频率范围进行调控，形变15％的三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的负介导常数和负磁导率所对应的频率范围为5.3
‑
18GHz。
[0026](5)本专利技术的三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料可应用于可调超材料领域，为制备可控复合电磁超材料提供可能，也有助于扩大超材料在智能开关、可调天线窗等领域的应用。
附图说明
[0027]图1为实施例1的介导常数性能图。
[0028]图2为实施例1的磁导率性能图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0030]以下各实施例中，若无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。
[0031]银浆为深圳市宝加益科技有限公司8000A型导电银浆；聚二甲硅氧烷预聚体为美国道康宁DC184/PDMS预聚物透明光学胶。
[0032]实施例1：
[0033]本实施例提供了一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的制备方法，包本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料，其特征在于，由三聚氰胺泡沫、银纳米粒子以及聚二甲基硅氧烷复合形成，所述三聚氰胺泡沫与银纳米粒子之间的质量比为5:1
‑
2。2.根据权利要求1所述的一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料，其特征在于，所述银纳米粒子的直径为10
‑
40μm。3.一种如权利要求1或2所述的三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将三聚氰胺泡沫置于强酸中腐蚀，并用去离子水漂洗至中性，经一次干燥后置于银浆中充分浸渍，经二次干燥后即制得酸蚀导电三聚氰胺泡沫；(2)将聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂混合，并加入稀释剂稀释，分别制备得到高浓度聚二甲基硅氧烷溶液和低浓度聚二甲基硅氧烷溶液；(3)将步骤(1)中制得的酸蚀导电三聚氰胺泡沫先置于低浓度聚二甲基硅氧烷溶液中，完全浸渍后进行一次固化，再将一次固化后的固化物置于高浓度聚二甲基硅氧烷溶液，完全浸渍后进行二次固化，二次固化后即制备得到三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料。4.根据权利要求3所述的一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述强酸的pKa＜1，腐蚀时间为5
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45min。5.根据权利要求3所述的一种三聚氰胺/银纳米粒子/聚二甲基硅氧烷超材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱军，潘锴超，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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