一种碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料，其特征是：由碳化细菌纤维素与纳米磁性材料复合组成，碳化细菌纤维素与纳米磁性材料的体积比例为1∶20至5∶1，纳米磁性材料是铁氧体或磁性金属及其合金中的一种。本发明专利技术采用碳化细菌纤维素与磁性材料进行复合，得到的生物质网状纳米碳纤维/磁性复合材料可以作为理想的微波吸收剂，这种吸波材料具有薄、轻、宽、强的特点；本发明专利技术具有成本低、制备工艺简单、环境友好等优点，制得的复合吸波材料在防电磁污染和雷达隐身等领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波吸收材料及其制备方法，涉及一种碳化细菌纤维素/磁性复合吸 波材料及其制备方法。制得的复合吸波材料适用于防电磁污染和雷达隐身等领域、可直接 应用于微波吸收剂。
技术介绍
微波吸收材料已被当今世界各国视为重点开发的军民两用新型材料，尤其是随着 雷达探测技术的发展，原有的吸波材料面临着很大的挑战，迫切需要厚度薄、质量轻、频带 宽、物理机械性能好、且满足多频谱、耐高温和抗辐射等要求的新型吸波材料。材料的吸波 性能主要由其微波频率下的复磁导率和复介电常数所决定，纯粹的磁损耗型吸波材料或电 损耗型吸波材料都不是最理想的选择；只有兼具磁损耗和电损耗才有利于展宽频带和提高 吸收率。微波吸收剂按作用原理可分为电损耗型和磁损耗型两类。碳黑、石墨、碳化硅、特 种碳纤维以及钛酸钡等是主要的电损耗型吸收剂。一般地，电损耗型吸波材料厚度较大，吸 收频带较窄；磁损耗型吸波材料主要通过磁滞损耗、畴壁共振和自然共振等机制来吸收、衰 减电磁波，常用的磁损耗吸收剂包括铁氧体、羰基铁、磁性金属微粉及其其合金等，铁氧体 既有亚铁磁性又具有介电特征，其微波吸收来源于介电损耗和磁致损耗的共同作用，而且 铁氧体的电阻率较高(IO3 IO6 Ω · cm)，与自由空间阻抗匹配较好，电磁波易于进入并快 速衰减，因此，铁氧体吸波材料易获得较好的微波性能。目前对铁氧体吸波材料的研究比较 深入，已在雷达隐身领域被广泛应用。铁氧体吸波剂的主要缺点是密度较大、温度稳定性 差，但其具有较好的频率特性，相对磁导率较大，且相对介电常数较小，适合制作匹配层。纳米碳与铁磁材料复合吸波具有明显的优势，但在实际应用中却存在两个比较严 重的问题，一是由于碳纳米管或纳米碳纤维高的长径比以及大的表面积，把它们在基体中 进行均勻分散相当困难；二是制备这些碳纳米材料成本比较高，产量低。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种碳化细菌纤维素/磁性复合 吸波材料及其制备方法。通过实现碳化细菌纤维素与纳米磁性材料(例如不同形貌Fe304、 CoFe2O4^Fe等或其他铁氧体)的复合、使其微波吸收性能更加优越。本专利技术的内容是一种碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料，其特征是由碳化细 菌纤维素与纳米磁性材料复合(混合)组成。本专利技术的内容中所述碳化细菌纤维素与纳米磁性材料的体积比例为1 :20至5 1。本专利技术的内容中所述纳米磁性材料是铁氧体或磁性金属及其合金中的一种。所述纳米磁性材料可以是狗304、CoFe2O4, Ni-Zn铁氧体、Mn-Si铁氧体、Fe、Ni、 NiFe, CoFe等中的一种。本专利技术的另一内容是一种碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料的制备方法，包 括a、制备细菌纤维素所述细菌纤维素是采用静态浅盘培养(简称静态法)或者动态旋转生物反应器培养 (简称动态法)的细菌纤维素，系现有技术；细菌纤维素的纤维形成过程分为三个步骤细菌先从末端复合物合成亚纤维；在细菌 的细胞表面长轴方向线性排列着一些孔状位点，亚纤维不断的从这些位点排出，进一步联 结而结晶成微纤维；微纤维聚集成束，形成3 4 nm厚、70 80 nm宽的丝带，丝带长度从 1 9 μπι不等；而后，这些丝带互相交织形成白色凝胶状结构，悬浮在培养液表面向培养 基深层伸长。静态法和动态法培养的细菌纤维素在分子量上存在较大差别； 其特征是还包括下列步骤b、制备碳化细菌纤维素将细菌纤维素经真空加热碳化，即在温度为600 沈00 °C、本底真空气压压力优于 IO4Pa的条件下，将细菌纤维素加热碳化0. 1 10小时，制得碳化细菌纤维素；所制得的碳化细菌纤维素是细菌纤维素材料经碳化后，获得的一种新型碳材料——三 维网状纳米碳纤维；c、制备复合吸波材料将碳化细菌纤维素与纳米磁性材料复合(混合、包覆层)组成碳化细菌纤维素/磁性复 合吸波材料；所述纳米磁性材料(颗粒)为铁氧体或磁性金属及其合金中的一种，即Fe304、 CoFe2O4, Ni-Zn铁氧体、Mn-Zn铁氧体、Fe、Ni、NiFe, CoFe等中的一种；所述(最终)碳化细 菌纤维素/磁性复合吸波材料中的纳米磁性材料(颗粒)与碳化细菌纤维素的体积比为20 1 1 :5 ；所述纳米磁性材料(颗粒)可以采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧、溶胶-凝胶、共沉淀 或气相沉积方法(例如磁控溅射等)获得。本专利技术的另一内容中所述步骤b可以替换为将细菌纤维素经惰性气氛保护下 加热碳化，即在温度为600 沈00 °C、保护气氛工作气压为0. 1 50001 的条件下，将 细菌纤维素加热碳化0. 1 10小时，制得碳化细菌纤维素；所述保护气氛为氮气或氩气。本专利技术的另一内容中所述步骤b中还可以添加有催化剂为!^e或Ni。本专利技术的另一内容中步骤c中，所述铁氧体的制备方法可以为溶胶-凝胶自蔓延 燃烧方法或共沉淀等；所述磁性金属及其合金的制备方法可以为研磨方法、溶胶-凝胶方 法或气相沉积方法(例如磁控溅射)等。采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧方法时，溶液pH值为6. 0 8. 0、加热温度为50 150°C、加热时间为0. 5 10小时。与现有技术相比，本专利技术具有下列特点和有益效果(1)本专利技术碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料中，选用的细菌纤维素不同于自然界 广泛存在的纤维素，它是一种纯纤维素，纯度高、结晶度高和重合度高，并且以单一纤维存 在，弹性模数为一般纤维的数倍至十倍以上，并且抗拉强度高，细菌纤维素的杨氏模量高 达15X109Pa，使得吸波体具有良好的力学性能，有望应用于高强度结构材料；将细菌纤维 素材料高温碳化，获得一种新的碳材料——三维网状纳米碳纤维(参见图1)，因此更容易 分散；碳化细菌纤维素具有特殊的生物网状纳米结构和所相应的新颖电磁特性，从而产生独特的微波吸收机制；将其与纳米磁性材料进行复合，可以有效地增加体系的电损耗和磁 损耗，以及实现与自由空间阻抗匹配，从而达到薄、轻、宽、强的要求。相对于纳米碳管和 纳米碳纤维，碳化细菌纤维素是一种网状纳米碳，易于分散，而且制备工艺简单，生产效率 尚；(2)本专利技术碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料，通过碳化细菌纤维素与纳米磁性材 料复合，增强了体系与自由空间的阻抗匹配程度，同时又具有较大的电损耗和磁损耗，明显 改善了体系的吸波性能(参见图2和图3)。这一复合材料可直接应用于微波吸收剂；(3)本专利技术制备方法制备工艺简单、成本低廉，吸波体质量更轻、厚度更薄，吸波性能稳 定，环境友好，实用性强，所得材料在防电磁污染和雷达隐身等领域具有广阔的应用前景。附图说明图1为采用扫描隧道显微镜测得的本专利技术实施例中的三维网状纳米碳纤维图；表 明其三维网状结构较为明显；图2为采用矢量网络分析仪测得的本专利技术实施例中碳化细菌纤维素测得电磁参数图 谱；表明具有较大的介电损耗；图3为采用矢量网络分析仪测得的本专利技术实施例中Fe53CVFe53CVCBC反射损失谱；表明 其吸波体系更薄，吸波频段更宽。具体实施例方式下面给出的实施例拟以对本专利技术作进一步说明，但不能理解为是对本专利技术保护范 围的限制，该领域的技术人员根据上述本专利技术的内容对本专利技术作出的一些非本质的改进和 调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1 一种碳化细菌纤维素/磁性复合吸波材料，由一种碳化细菌纤维素和一纳米磁性材本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳化细菌纤维素／磁性复合吸波材料，其特征是：由碳化细菌纤维素与纳米磁性材料复合组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：代波，邵晓萍，任勇，王改花，蒋庆林，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：51
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