本发明专利技术公开一种宽频吸波材料及其制备方法和应用，所述吸波材料为核壳复合微球，其中，磁性金属微球为核，掺杂有非磁性金属颗粒的含孔碳层为壳层；所述壳层包覆在核上。该宽频吸波材料具有良好的阻抗匹配，可实现2‑18GHz频率范围内的薄、轻、宽、强的吸波性能，可很好的用于微波吸收、催化、吸附、废水处理领域中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波吸收制备。更具体地，涉及一种宽频吸波材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着电子通讯技术的飞速发展，电子通讯设备的使用越来越普遍。这些电子产品在给我们带来便利的同时，其工作时产生的电磁危害也日渐凸显出来。电磁干扰不仅对电子通讯设备形成干扰，同时会对人类身体健康和自然环境产生不利影响。此外，电磁波作为传递信息的媒介，它的泄露也就意味着其所传递信息的泄露，将严重危害信息安全。目前，电磁波对信息安全、电磁兼容和生态系统等方面的危害已引起了人们的广泛关注。电磁波吸波材料通过有效损耗电磁能量实现电磁波较少反射甚至无反射，可有效降低电磁污染，防止电磁信息的泄露。电磁波吸波材料的研究，无论对国防军事、还是人们的日常生活都有着十分重大的意义。
2、吸波材料的性能和材料的阻抗有关，磁导率是影响阻抗的重要因素，通过提高吸波材料的磁导率，使得吸波材料的阻抗与自由空间的阻抗匹配，可以大幅增加电磁波的吸收和衰减。传统以磁性金属为主体的吸波材料饱和磁化强度高，表现出超强的磁损耗能力，但是往往由于金属颗粒团聚导致介电常数过高，使材料难以获得良好的阻抗匹配，同时此类传统的吸波材料在低频段存在频带较窄、厚度大、质量重、弯曲性能有限等缺点，很难满足现代设备对吸波材料的“薄、轻、宽、强”的要求。
技术实现思路
1、基于以上问题，本专利技术的目的在于提供一种宽频吸波材料及其制备方法和应用，以得到具有良好的阻抗匹配，实现2-18ghz频率范围内的薄、轻、宽、强的吸波性能的吸波材料。
2、一方面，本专利技术提供一种宽频吸波材料，所述吸波材料为核壳复合微球，其中，磁性金属微球为核，掺杂有非磁性金属颗粒的含孔碳层为壳层；所述壳层包覆在核上。
3、可以理解，所述磁性金属微球呈球状。
4、进一步地，部分所述非磁性金属颗粒掺杂在所述含孔碳层的孔隙中。
5、进一步地，所述核壳复合微球的直径为1.2-10微米。
6、进一步地，所述壳层的厚度为100-500纳米。
7、进一步地，所述非磁性金属颗粒的直径为20-100纳米。
8、进一步地，所述含孔碳层中，碳为无定型碳，且该含孔碳层的孔隙直径为40-500纳米。
9、进一步地，所述磁性金属微球与非磁性金属颗粒的质量比为1:0.002-1:0.025。示例性的，磁性金属微球与非磁性金属颗粒的质量比包括但不限于1:1.03-1.26:0.003-0.018、1:1.03-1.26:0.003-0.012、1:1.03-1.26:0.003-0.009、1:1.03-1.26:0.003-0.006、1:1.03-1.26:0.006-0.018、1:1.03-1.26:0.006-0.012、1:1.03-1.26:0.006-0.009、1:1.03-1.26:0.009-0.018、1:1.03-1.26:0.009-0.012、1:1.03-1.26:0.012-0.018、1:1.26:0.003-0.018、1:1.26:0.003-0.012、1:1.26:0.003-0.009、1:1.26:0.003-0.006、1:1.26:0.006-0.018、1:1.26:0.006-0.012、1:1.26:0.006-0.009、1:1.26:0.009-0.018、1:1.26:0.009-0.012、1:1.26:0.012-0.018、1:1.2:0.012、1:1.08:0.012、1:1.03:0.012、1:1.03-1.26:0.012等。
10、进一步地，所述磁性金属微球的材质选自钴或镍中的一种或几种。
11、进一步地，所述非磁性金属颗粒为高导电性金属颗粒。
12、进一步地，所述非磁性金属颗粒的材质选自银或铜中的一种或几种。
13、该宽频吸波材料中，同一种材质的宽频吸波材料，改变其各组分厚度、配比，可以在2-18ghz范围内调控具体的吸波频段。
14、又一方面，本专利技术提供如上所述的宽频吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
15、将碳源、非磁性金属的可溶性盐与去离子水混合，再加入磁性金属微球，超声后烘干，得前驱体微球；
16、将得到的前驱体微球置于还原气氛中煅烧，得到所述宽频吸波材料。
17、进一步地，所述煅烧的温度为300-500℃，时间为1-4h。示例性的，所述煅烧的温度包括但不限于300-450℃、300-400℃、300-350℃、350-450℃、350-400℃、400-450℃等。
18、进一步地，所述煅烧的条件为：以1-5℃/min的速率升温至300-500℃，并在此温度下保温1-4h。
19、进一步地，所述碳源、非磁性金属的可溶性盐、去离子水与磁性金属微球的比例为：2-10g：0.01-0.04g：5-20ml：0.5-2g。
20、进一步地，所述碳源选自蔗糖、可溶性淀粉、葡萄糖或柠檬酸中的一种。
21、进一步地，所述非磁性金属的可溶性盐选自非磁性金属的硝酸盐。
22、进一步地，所述非磁性金属的硝酸盐选自硝酸银或硝酸铜中的一种。
23、进一步地，所述磁性金属微球为采用水热法制备得到。
24、进一步地，所述磁性金属微球的制备包括如下步骤：
25、将非磁性金属硫酸盐溶液与酒石酸钾钠充分混合，再依次加入水合肼溶液、氢氧化钠水溶液，去离子水定容，于130-180℃反应3-6h，将所得混合溶液磁分离，得到球状磁性金属前驱体；
26、将该球状磁性金属前驱体在氢气-氩气还原气氛中煅烧，得到所述磁性金属微球。
27、进一步地，所述在氢气-氩气还原气氛中煅烧的温度为600-800℃，时间为1-4h。
28、进一步地，所述在氢气-氩气还原气氛中煅烧的条件为以1-5℃/min的速率升温至600-800℃，并在此温度下保温1-4h。
29、更进一步地，所述磁性金属微球的制备包括如下步骤：
30、量取12ml金属硫酸盐溶液(1mol/l)，在快速搅拌下加入48ml酒石酸钾钠(1mol/l)，充分混合，再加入12ml水合肼溶液(80％)，最后加入40ml氢氧化钠水溶液(8mol/l)，并用去离子水将反应溶液定容至160ml，充分搅拌后转移至200ml的密封聚四氟乙烯内衬不锈钢反应釜中，于150℃反应5h，将所得混合溶液磁分离，得到球状磁性金属前驱体，再将前驱体在氢气-氩气还原气氛中煅烧，得到球状磁性金属颗粒。
31、又一方面，本专利技术提供如上所述的宽频吸波材料在微波吸收、催化、吸附、废水处理领域中的应用。
32、进一步地，所述宽频吸波材料可与其他成分复合加工成复合材料，应用于下列之一的材料的制备中：军事隐身领域，广播、电视发射台的电磁辐射防护，微波暗室材料，建筑吸波材料或者无线电通讯设备中的电磁屏蔽材料。其中，所述复合材料中，本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种宽频吸波材料，其特征在于，所述吸波材料为核壳复合微球，其中，磁性金属微球为核，掺杂有非磁性金属颗粒的含孔碳层为壳层；所述壳层包覆在核上。
2.根据权利要求1所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述核壳复合微球的直径为1.2-10微米；所述壳层的厚度为100-500纳米。
3.根据权利要求2所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述非磁性金属颗粒的直径为20-100纳米；和/或
4.根据权利要求1所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述磁性金属微球与非磁性金属颗粒的质量比为1:0.002-1:0.025。
5.根据权利要求1所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述磁性金属微球的材质选自钴或镍中的一种或几种；和/或
6.如权利要求1-5任一项所述的宽频吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为300-500℃，时间为1-4h。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳源选自蔗糖、可溶性淀粉、葡萄糖或柠檬酸中的一种；和/或
>9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述磁性金属微球为采用水热法制备得到，优选地，所述磁性金属微球的制备包括如下步骤：10.如权利要求1-5任一项所述的宽频吸波材料在微波吸收、催化、吸附、废水处理领域中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种宽频吸波材料，其特征在于，所述吸波材料为核壳复合微球，其中，磁性金属微球为核，掺杂有非磁性金属颗粒的含孔碳层为壳层；所述壳层包覆在核上。
2.根据权利要求1所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述核壳复合微球的直径为1.2-10微米；所述壳层的厚度为100-500纳米。
3.根据权利要求2所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述非磁性金属颗粒的直径为20-100纳米；和/或
4.根据权利要求1所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述磁性金属微球与非磁性金属颗粒的质量比为1:0.002-1:0.025。
5.根据权利要求1所述的宽频吸波材料，其特征在于，所述磁性金属微...
【专利技术属性】
技术研发人员：安振国，刘冉，张敬杰，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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