吸波剂及其制备方法和吸波材料技术

本发明专利技术公开了一种吸波剂及其制备方法和吸波材料，所述吸波剂包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面

【技术实现步骤摘要】
吸波剂及其制备方法和吸波材料


[0001]本专利技术属于吸波材料
，尤其涉及一种吸波剂及其制备方法和吸波材料
。

技术介绍

[0002]碳基材料以其重量轻
、
高导电性
、
高导热性和耐腐蚀性被吸波材料领域广泛应用，其中，碳纤维及其复合材料具有高强度
、
高模量以及导电性，被认为是有前途的新型吸波材料
。
然而，碳纤维由于阻抗匹配特性很差，导致入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部
。
因此研究碳纤维的吸波机理，对碳纤维进行二次加工，改进吸波性能也成为了目前研究工作的热点
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种吸波剂及其制备方法和吸波材料，解决了碳纤维的高导电性和低阻抗匹配导致的入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部的问题
。
[0004]本专利技术第一方面提出了一种吸波剂，所述吸波剂包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面
。
[0005]进一步地，所述碳纤维与所述片状氧化锌的质量比为
1:(0.8
‑
3)。
[0006]进一步地，所述片状氧化锌的长度为3μ
m
‑9μ
m。
[0007]本专利技术第二方面提出了一种制备上述吸波剂的方法，所述方法包括：
(1)
将可溶性锌盐
、
碱液和溶剂混合得到混合液，然后进行急冷，得到含有籽晶的溶液；
(2)
将碳纤维浸入所述含有籽晶的溶液中，然后进行干燥脱水，得到表面覆盖晶种的碳纤维；
(3)
将所述表面覆盖晶种的碳纤维浸入包括六亚甲基四胺
、
锌源和草酸的混合液中，干燥后得到所述吸波剂
。
[0008]进一步地，在步骤
(1)
中，所述混合液中可溶性锌盐的浓度为
0.2
‑
0.4mmol/L
，所述碱液的浓度为
0.4
‑
0.8mmol/L。
[0009]进一步地，在步骤
(2)
中，所述干燥脱水的温度不低于
125℃。
[0010]进一步地，在步骤
(2)
中，在将所述碳纤维浸入所述含有籽晶的溶液中之前，预先对所述碳纤维进行阳极氧化
。
[0011]进一步地，在步骤
(3)
中，所述包括六亚甲基四胺
、
锌源和草酸的混合液中所述六亚甲基四胺
、
所述锌源和所述草酸的质量比为
1:(1
‑
3):(0.1
‑
0.3)。
[0012]进一步地，在步骤
(3)
中，将所述表面覆盖晶种的碳纤维浸入包括六亚甲基四胺
、
锌源和草酸的混合液中是在密封水热环境中进行的，并且水热环境温度为
95℃
‑
125℃
，浸入时间为6‑
24h。
[0013]本专利技术第三方面提出了一种吸波材料，所述吸波材料包括本专利技术第一方面所述的吸波剂或采用本专利技术第二方面所述的方法得到的吸波剂
。
[0014]与现有技术相比：本专利技术的吸波剂包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设
在所述碳纤维表面，
ZnO
晶体沿极性方向存在偶极矩，由于诱导的
ZnO
纳米晶体产生的偶极极化有利于微波吸收，将
ZnO
纳米晶体设在碳纤维表面，可以改良复合材料阻抗匹配性能，获得绿色且高效的吸波材料，并且片状氧化锌大的比表面积也促进了电磁波的多次反射损耗
。
相较于采用一维纳米线附着在碳纤维表面，其虽然可以一定程度上改善材料的吸波性能，但由于一维纳米线的天线效应和大的长径比引起的介电共振，导致其在高频处的反射损耗会有所下降
。
而本专利技术采用片状氧化锌，在增大极性平面占比，有效保留大比表面积和可以使电磁波多次反射吸收的大量空隙的同时，不存在尖端产生的天线效应，可以在更大波段保持接近于1的阻抗匹配，导致其具有更大的吸收带宽
。
由此，本专利技术组成的吸波剂解决了碳纤维的高导电性和低阻抗匹配导致的入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部的问题
。
附图说明
[0015]图1是实施例1的吸波剂的
SEM
图
。
具体实施方式
[0016]下面通过结合实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围
。
[0017]本专利技术第一方面提出了一种吸波剂，所述吸波剂包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面
。
[0018]本专利技术的吸波剂中所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面，
ZnO
晶体沿极性方向存在偶极矩，由于诱导的
ZnO
纳米晶体产生的偶极极化有利于微波吸收，将
ZnO
纳米晶体设在碳纤维表面，可以改良复合材料阻抗匹配性能，获得绿色且高效的吸波材料，并且片状氧化锌大的比表面积也促进了电磁波的多次反射损耗，相较于一维纳米线附着在碳纤维表面，其虽然可以一定程度上改善材料的吸波性能，但由于一维纳米线的天线效应和大的长径比引起的介电共振，导致其在高频处的反射损耗会有所下降
。
而本专利技术采用片状氧化锌，在增大极性平面占比，有效保留大比表面积和可以使电磁波多次反射吸收的大量空隙的同时，不存在尖端产生的天线效应，可以在更大波段保持接近于1的阻抗匹配，导致其具有更大的吸收带宽
。
由此，本专利技术组成的吸波剂解决了碳纤维的高导电性和低阻抗匹配导致的入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部的问题
。
[0019]根据本专利技术的实施例，上述吸波剂中所述碳纤维与所述片状氧化锌的质量比为
1:(0.8
‑
3)。
专利技术人发现，若片状氧化锌含量过高，则无法达到较大的介电损耗，从而无法让入射电磁波被吸波剂消耗，若片状氧化锌含量过低，则吸波剂的阻抗匹配过小，电磁波无法进入吸波体内部，从而无法达到良好的吸波效果
。
由此，采用本申请组成的碳纤维和片状氧化锌，可以让电磁波大量进入吸波体内的同时，在吸波体内被损耗掉，达到有效吸波的效果
。
[0020]根据本专利技术的实施例，上述吸波剂中所述片状氧化锌的长度为3μ
m
‑9μ
m。
专利技术人发现，若片状氧化锌的长度过低，则大部分的碳纤维基体直接暴露在外表面与入射电磁波接触，导致电磁波直接被材料反射，无法进入到吸波剂内部；若片状氧化锌的长度过长，由于氧化锌晶体呈现刚性，大的片状容易脱落，导致氧化锌和碳纤维分离
。
由此，本申请的吸波剂中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种吸波剂，其特征在于，包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面
。2.
根据权利要求1所述的吸波剂，其特征在于，所述碳纤维与所述片状氧化锌的质量比为
1:(0.8
‑
3)。3.
根据权利要求1或2所述的吸波剂，其特征在于，所述片状氧化锌的长度为3μ
m
‑9μ
m。4.
一种制备权利要求1‑3中任一项所述吸波剂的方法，其特征在于，包括：
(1)
将可溶性锌盐
、
碱液和溶剂混合得到混合液，然后进行急冷，得到含有籽晶的溶液；
(2)
将碳纤维浸入所述含有籽晶的溶液中，然后进行干燥脱水，得到表面覆盖晶种的碳纤维；
(3)
将所述表面覆盖晶种的碳纤维浸入包括六亚甲基四胺
、
锌源和草酸的混合液中，干燥后得到所述吸波剂
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤
(1)
中，所述混合液中可溶性锌盐的浓度为
0.2
‑
0.4mmol/L
，所述碱液的浓度为
0.4
‑
0.8mmol/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹维宇，郭宇晗，王梦梵，徐樑华，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：