本发明涉及电磁波吸收材料,尤其涉及一种feniho/碳纳米纤维复合吸波剂及其制备方法、吸波材料及其制备方法。
背景技术:
1、随着科技的快速发展,电磁波已经被用于信息通讯、医疗和军事等方面,为人类带来了巨大的便利。但是除了服务于人类之外,这些信息载体还严重影响了电磁安全。虽然传统的金属基吸收器在一定程度上表现出高磁损耗和强吸收能力,但其高密度和低稳定性的缺点严重阻碍了它们的进一步发展。因此,迫切需要制造有效的微波吸收材料达到“薄、轻、宽、强”的特性。磁性材料/碳复合材料不仅可以通过磁性损耗和介电损耗的协同效应和多维度和多尺度的形貌实现理想的阻抗匹配,而且还克服了磁性材料密度高的缺点。另一方面,对于传统的微波吸收材料调节吸收频率的方法主要依赖于增加吸收材料的厚度,不能够实现实时调控。鉴于以上要求,研究一种feniho/碳纳米纤维复合吸波剂及其制备方法、吸波材料及其制备方法具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种feniho/碳纳米纤维复合吸波剂及其制备方法、吸波材料及其制备方法,以解决现有技术中传统吸波材料和碳基吸波材料阻抗匹配差,吸收性能不佳和不能够实时调节吸收频率的问题。
2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法,包括如下步骤:
4、(1)将铁盐、镍盐、钬盐和聚乙烯吡咯烷酮混合于混合溶剂中,得到的纺丝前驱体溶液进行静电纺丝,得到纳米纤维膜;
5、(2)将纳米纤维膜顺次进行预氧化处理、碳化处理,得到feniho/碳纳米纤维复合吸波剂。
6、作为优选,所述步骤(1)中,铁盐包含硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或几种;所述镍盐包含乙酸镍、硝酸镍和硫酸镍中一种或几种;所述钬盐包含硝酸钬和/或乙酸钬;所述铁盐、镍盐和钬盐的摩尔比为9~18:0.75~1.5:0.25~0.5。
7、作为优选,所述步骤(1)中,铁盐和聚乙烯吡咯烷酮的摩尔质量比为9~18mmol:4~8g;所述聚乙烯吡咯烷酮和混合溶剂的质量体积比为4~8g:5~20ml;所述混合溶剂由n,n-二甲基甲酰胺和无水乙醇制成。
8、作为优选,所述步骤(1)中,静电纺丝的正电压为15~20kv,静电纺丝的负电压为-5~-1kv,静电纺丝的推入速度为0.05~0.4mm/min,静电纺丝的接收距离为15~20cm,静电纺丝的接收速度为20~40rpm。
9、作为优选,所述步骤(2)中,预氧化处理的温度为250~350℃,预氧化处理的时间为1~3h。
10、作为优选,所述步骤(2)中,碳化处理的温度为600~1000℃,碳化处理的时间为1~4h。
11、本发明提供了一种上述所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法制得的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂,所述feniho/碳纳米纤维复合吸波剂由feniho合金纳米粒子和碳纳米纤维组成,其中feniho合金纳米粒子包覆一层氧化层。
12、本发明提供了一种吸波材料,所述吸波材料包括石蜡、石油醚和上述所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂。
13、本发明还提供了一种上述所述的吸波材料的制备方法,将石蜡、石油醚和feniho/碳纳米纤维复合吸波剂混合后顺次进行压制成型和紫外灯光照射,得到吸波材料。
14、作为优选,所述紫外灯光照射的强度为80~120μw/cm2,紫外灯光照射的时间为1~200s。
15、本发明的有益效果:
16、(1)本发明采用静电纺丝技术结合后期热处理工艺的方法制得了feniho/碳纳米纤维复合吸波剂,feniho/碳纳米纤维复合吸波剂中的feniho合金纳米粒子包覆一层氧化层,能够提高内部feniho合金纳米粒子的耐腐蚀性和抗氧化性。feniho/碳纳米纤维复合吸波剂具有强吸收、宽频率、低密度的特点,有良好的吸波性能。
17、(2)本发明的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂,feniho合金纳米粒子改善了碳纳米纤维的阻抗匹配性能和电磁波衰减能力,通过添加feniho合金纳米粒子有效调控了电磁参数。
18、(3)本发明制得的吸波材料,通过紫外灯光的照射,能够实现实时调节吸收频率的目的。
19、(4)本发明的吸波材料,具有质量轻、厚度薄、吸收频带宽、吸收能力强的特点。并且本发明提供的制备工艺安全简单,制作成本低,周期短,适合工业化生产。
1.一种feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,铁盐包含硝酸铁、氯化铁和硫酸铁中的一种或几种;所述镍盐包含乙酸镍、硝酸镍和硫酸镍中一种或几种;所述钬盐包含硝酸钬和/或乙酸钬;所述铁盐、镍盐和钬盐的摩尔比为9~18:0.75~1.5:0.25~0.5。
3.根据权利要求2所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,铁盐和聚乙烯吡咯烷酮的摩尔质量比为9~18mmol:4~8g;所述聚乙烯吡咯烷酮和混合溶剂的质量体积比为4~8g:5~20ml;所述混合溶剂由n,n-二甲基甲酰胺和无水乙醇制成。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,静电纺丝的正电压为15~20kv,静电纺丝的负电压为-5~-1kv,静电纺丝的推入速度为0.05~0.4mm/min,静电纺丝的接收距离为15~20cm,静电纺丝的接收速度为20~40rpm。
5.根据权利要求4所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,预氧化处理的温度为250~350℃,预氧化处理的时间为1~3h。
6.根据权利要求2或3或5所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,碳化处理的温度为600~1000℃,碳化处理的时间为1~4h。
7.权利要求1~6任意一项所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂的制备方法制得的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂,其特征在于,所述feniho/碳纳米纤维复合吸波剂由feniho合金纳米粒子和碳纳米纤维组成,其中feniho合金纳米粒子包覆一层氧化层。
8.一种吸波材料,其特征在于,所述吸波材料包括石蜡、石油醚和权利要求7所述的feniho/碳纳米纤维复合吸波剂。
9.权利要求8所述的吸波材料的制备方法,其特征在于,将石蜡、石油醚和feniho/碳纳米纤维复合吸波剂混合后顺次进行压制成型和紫外灯光照射,得到吸波材料。
10.根据权利要求9所述的吸波材料的制备方法,其特征在于,所述紫外灯光照射的强度为80~120μw/cm2,紫外灯光照射的时间为1~200s。