【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料，涉及一种吸波材料，尤其涉及一种双壳空心链状碳纳米材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在即将到来的5g时代，物联网、vr/ar、无人驾驶、远程医疗等新兴电磁应用方便人们生活的同时也带来更多的电磁污染。电磁波吸收材料，简称吸波材料，是电磁能量的中转站，可以将外界辐散的电磁能量转为热能耗散。然而，成本高、填充量大等实际应用难点持续制约吸波材料的推广和发展。
2、碳基材料是介电材料的代表之一，具有轻质、介电性能可调等优势，完全可以达到吸波领域中“薄、轻”的应用要求。同时，碳材料的化学性质稳定，可以作为耐腐蚀、导热等苛刻环境吸波应用的备选方案。此外，碳材料来源广泛，地球上90％以上的生物质材料可以衍生为碳，有利于降低生产成本。因此，不论是考虑电子器件轻便化的趋势还是国防军工严苛环境的要求，碳基材料都是未来吸波材料的理想选材。
3、在碳基材料上构建空心结构，有利于进一步增强轻质特性，可以极大的减少粉料的填充率，降低应用成本。同时，空心结构还能诱导出增强波反射、抑制涡流、改善阻抗匹配等额外特性，非常适用于电磁波吸收。此外，基于空心结构所衍生出来的其他结构，如多壳结构、空心多孔结构等，被认为具有更大的吸波潜力。目前，空心结构的制备通常具有模板依赖性，普遍需要通过sio2或ps等硬模板，或pvp、囊泡等软模板作为内部结构的支撑体，操作复杂、过程繁琐且具备较高的危险性。缺少一种高效、便捷、安全的空心结构制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，具有这样的特征：包括以下步骤：步骤一、将酚类化合物和醛类化合物加入碱性溶液中进行缩聚反应合成酚醛树脂球；步骤二、在步骤一得到的溶液中加入刻蚀剂，离心得到空心酚醛树脂球；步骤三、将步骤二得到的空心酚醛树脂球再次置于含有酚类化合物和醛类化合物的碱性溶液中进行缩聚反应；步骤四、在步骤三得到的溶液中加入刻蚀剂，离心、超声得到前驱体；步骤五、将前驱体进行热解，得到双壳空心链状碳纳米材料。
3、进一步，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述酚类化合物为3-氨基酚；所述醛类化合物为甲醛水溶液；碱性溶液为氨水溶液，碱性溶液的ph为9～11；所述刻蚀剂为丙酮。
4、进一步，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，甲醛水溶液的浓度为37％；步骤一中，3-氨基酚与甲醛水溶液的用量比为0.05～0.2g∶0.05～0.2ml；步骤三中，3-氨基酚与甲醛水溶液的用量比为0.1～0.3g∶0.1～0.3ml；步骤一中的3-氨基酚与步骤三中的3-氨基酚的质量比为0.1∶0.15。
5、进一步，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一和步骤三中，缩聚反应的反应时间均为25～30min。
6、进一步，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中的丙酮与步骤一中的3-氨基酚的用量比为0.05～0.2g∶10～30ml；步骤四中的丙酮与步骤三中的3-氨基酚的用量比为0.1～0.3g∶20～40ml。
7、进一步，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤二和步骤四中，刻蚀剂反应时间均为25～30min。
8、进一步，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，所述超声处理频率为35-40khz。
9、进一步，本专利技术提供一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤五中，所述热解在惰性气体中进行；热解的程序为：从室温以5℃/min的升温速率升温至900～1100℃，保温5～7h，保温结束后自然冷却至室温。
10、本专利技术还提供上述的制备方法制得的双壳空心链状碳纳米材料。
11、本专利技术还提供上述的双壳空心链状碳纳米材料在吸波中的应用。
12、本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种
13、一、本专利技术的制备方法采用酚醛分子合成动力，利用酚醛小分子在碱性环境下自发凝聚成球时造成的内/外交联度差异，通过合适的有机溶剂对内部低交联度组分进行溶解，避免采用硬模板或软模板法的耗时、步骤繁琐、酸碱刻蚀溶剂危险等缺点。
14、二、本专利技术的制备方法采用界面聚合动力调控，正常的纳米材料制备方法中需要通过高频超声波作用于液体介质，利用产生的微射流对纳米材料表面造成成千上万次瞬间冲击从而进行分散。本专利技术利用潜在的界面聚合动力，促使空心酚醛纳米材料自主装为链状，并以此为基体进行第二层的包覆。
15、三、本专利技术的制备方法具有高效、便捷、安全的特征，从合成至得到空心结构仅需1小时，得到双壳空心链结构仅需2小时。
16、四、本专利技术制备方法得到的双壳空心链状碳纳米材料中，双壳空心链状结构减小材料密度，增大同质量时的体积比，利于优化载流子迁移模型，从增强电导损耗。同时，双壳空心链状结构增大比表面积，提供更多的碳-空气非均质界面，吸引不同电负性的电荷在界面上聚集、碰撞，从而发生界面极化将电磁能量转为热能散失。
17、五、本专利技术制备方法得到的双壳空心链状碳纳米材料的碳组分具有轻质、介电可调的优势。
18、六、本专利技术制备方法得到的双壳空心链状碳纳米材料，在15wt％的填充量下，与石蜡进行充分搅拌并压模成外径7.00mm、内径3.04mm的同轴环，在1.59mm的厚度下显示5.1ghz的有效吸收带宽，远优于实心碳纳米材料。
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1.一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
9.如权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得的双壳空心链状碳纳米材料。
10.如权利要求9所述的双壳空心链状碳纳米材料在吸波中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的双壳空心链状碳纳米材料的制备方法，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：姚正军，陶佳麒，周金堂，邹可心，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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