集吸波制造技术

本发明专利技术专利公开一种集吸波

【技术实现步骤摘要】
集吸波、隔热、疏水功能于一体的硫化铁/多孔碳纤维@芳纶复合气凝胶材料的制备方法


[0001]本专利技术属于多孔材料
、
多功能材料制备技术交叉领域，具体涉及一种集吸波
、
隔热
、
疏水功能于一体的硫化铁
/
多孔碳纤维
@
芳纶复合气凝胶材料的制备方法
。

技术介绍

[0002]随着
5G
时代的到来，电子产品在国防
、
医疗
、
军事
、
民用等领域得到了更广泛的应用
。
与此同时，也带来了严重的电磁波干扰和辐射污染等问题
。
据报道，长期处于电磁波环境下，会使人的钙质流失，进而产生视觉障碍
、
白血病等疾病
。
在军事方面，电磁波干扰给武器系统的可靠性带来不利的影响
。
例如情报不准确，无法探测到敌人目标，飞机飞行失控等
。
因此，如何预防电磁波干扰和解决辐射污染等问题备受关注
。
目前常见的吸波材料有零维纳米颗粒，一维纳米纤维，和二维纳米片，这些材料在吸波性能方面取得了一部分成就
。
但是，单一功能的吸波材料无法满足其在实际生活中的应用，因此，开发多功能高性能吸波材料成为了发展的新趋势
。
[0003]三维多孔碳气凝胶材料凭借其大的比表面积
、
丰富的孔结构
、
超低的密度等优点被广泛应用于吸波
、
隔热
、
疏水领域
。
硫化铁
/
多孔碳纤维
@
芳纶气凝胶可以在硫化铁
/
多孔碳纤维损耗电磁波的基础上增加电磁波在吸波材料内的反射和散射，使电磁波与吸波材料充分接触，进而提升吸波性能
。
此外，气凝胶结构在隔热
、
疏水
、
吸音
、
油水分离等领域存在潜在价值
。Liu
等人
(Qian Liu,Liang Tang,Jinzhe Li,Yao Chen,Zhengkang Xu,Jiatong Li,Xinyu Chen,Fanbin Meng.Multifunctional aramid nanofibers reinforced RGO aerogels integrated with high
‑
efficiency microwave absorption,sound absorption and heat insulation performance[J].Journal of Materials Science&Technology,2022,130:166
‑
175.)
制备了石墨烯
@
芳纶气凝胶，石墨烯气凝胶中引入芳纶防止了石墨烯片过度堆叠，在
70
％应变下石墨烯
@
芳纶气凝胶达到
78.8kPa
，且具有可逆压缩性
。Wang
等人
(Yan Wang,Xiaochuang Di,Jian Chen,Liaona She,Hongge Pan,Biao Zhao,Renchao Che.Multi
‑
dimensional C@NiCo
‑
LDHs@Ni aerogel:Structural and componential engineering towards efficient microwave absorption,anti
‑
corrosion and thermal
‑
insulation[J].Carbon,2022,191:625
‑
635.)
在碳气凝胶中引入磁性金属，使气凝胶材料表现出多损耗机制和协同效应
。
当样品填充率为
30wt.
％，厚度为
2.5mm
时，最佳反射损耗达到
‑
57.4dB。
此外，
C@NiCo
‑
LDHs@Ni
气凝胶具有良好的隔热
、
防腐等性能
。
[0004]上述方法为制备多功能气凝胶提供了思路，但是在实际应用过程中仍存在一些明显的不足：如产品强度不够
、
制备工艺复杂
、
成本高，这严重制约了碳气凝胶材料大规模商业化应用的进程
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术解决的技术问题是，提供一种吸波
、
隔热
、
疏水的硫化铁
/
多孔碳纤维
@
芳纶复合气凝胶材料的制备方法
。
[0006]本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种集吸波
、
隔热
、
疏水功能于一体的硫化铁
/
多孔碳纤维
@
芳纶复合气凝胶材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0007](1)
硫化铁
/
多孔碳纤维的制备：首先是纺丝溶液的配置，将聚乙烯吡咯烷酮
(PVP)
溶解于去离子水中，得到质量分数为
12.5
‑
25wt.
％的
PVP
水溶液
。
在持续搅拌条件下，向
PVP
水溶液中缓慢加入
FeSO4和质量分数为
40
‑
80wt.
％的
PTFE
乳液，其中
PVP、FeSO4与
PTFE
乳液质量比为
1:1.0
～
3.0:5
～
20。
在
20
～
40℃
下充分搅拌4‑
10h
得到均一
、
稳定的墨绿色纺丝液
。
将该纺丝液注入静电溶液喷射喷丝孔中，在高压静电场与牵伸风压的共同作用下，在接收装置上得到初生纤维
。
随后，将初生纤维在真空烘箱或鼓风干燥箱中进行干燥
。
将干燥后的初生纤维在空气气氛烧结炉中进行低温预氧化处理以形成稳定的结构
。
最后，将低温预氧化后的纤维在氮气或氩气保护气氛管式炉中进行高温碳化
、
硫化，得到硫化铁
/
多孔碳纤维
。
[0008]所述静电溶液喷射喷丝孔为1个或多个，喷丝孔直径为
0.8
‑
1.2mm
，高压静电场为
10
‑
40kV
，牵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种集吸波
、
隔热
、
疏水功能于一体的硫化铁
/
多孔碳纤维
@
芳纶复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)
硫化铁
/
多孔碳纤维的制备将
PVP
溶解于去离子水中，得到质量分数为
12.5
‑
25wt.
％的
PVP
水溶液；在搅拌条件下，向
PVP
水溶液中加入
FeSO4和质量分数为
40
‑
80wt.
％的
PTFE
乳液，在
20
～
40℃
下搅拌4‑
10h
，得到纺丝液；将纺丝液采用静电溶液喷射纺丝方法，得到初生纤维；随后，将初生纤维在真空烘箱或鼓风干燥箱中进行干燥；将干燥后的初生纤维在马弗炉中进行低温预氧化处理；最后，将低温预氧化后的纤维在氮气或氩气保护气氛管式炉中进行高温碳化
、
硫化，得到硫化铁
/
多孔碳纤维；其中，
PVP、FeSO4与
PTFE
乳液的质量比为
1:1.0
～
3.0:5
～
20
；
(2)
芳纶纳米纤维分散液的制备将芳纶短纤和氢氧化钾溶解于去离子水和二甲基亚砜的混合溶液中，在
20
～
30℃
下水浴搅拌4‑
10h
，至完全溶解呈深红色溶液状态，洗涤，得到芳纶纳米纤维随后向芳纶纳米纤维加入去离子水，搅拌至芳纶纳米纤维均匀分散，得到芳纶纳米纤维分散液；
(3)
硫化铁
/
多孔碳纤维
@
芳纶复合气凝胶材料的制备将步骤
(1)
中得到的硫化铁
/
多孔碳纤维与步骤
(2)
中得到的芳纶纳米纤维分散液添加至去离子水中，采用高速分散机进行均质混合；再加入甲基三甲氧基硅烷，持续搅拌
0.5
～
4h
后转移至模具中；随后置于温度为
‑
60
～
0℃
低温冰箱中处理
12
～
24h
冷冻定型，再放入温度为
‑
60
～
‑
45℃
的冷冻干燥机中进行冷冻干燥
48
～
72h
；最后，置于真空干燥箱中
150
～
180℃
干燥处理4～
10h
，得到集吸波
、
隔热
、
疏水功能于一体的硫化铁
/
多孔碳纤维
@
芳纶复合气...

【专利技术属性】
技术研发人员：周兴海，王一帆，韩露，朱琳，单熙雅，崔文琦，高原，吕丽华，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：