吸波剂及其制备方法和吸波材料

本发明属于吸波材料，尤其涉及一种吸波剂及其制备方法和吸波材料。

背景技术：

1、碳基材料以其重量轻、高导电性、高导热性和耐腐蚀性被吸波材料领域广泛应用，其中，碳纤维及其复合材料具有高强度、高模量以及导电性，被认为是有前途的新型吸波材料。然而，碳纤维由于阻抗匹配特性很差，导致入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部。因此研究碳纤维的吸波机理，对碳纤维进行二次加工，改进吸波性能也成为了目前研究工作的热点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种吸波剂及其制备方法和吸波材料，解决了碳纤维的高导电性和低阻抗匹配导致的入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部的问题。

2、本发明第一方面提出了一种吸波剂，所述吸波剂包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面。

3、进一步地，所述碳纤维与所述片状氧化锌的质量比为1:(0.8-3)。

4、进一步地，所述片状氧化锌的长度为3μm-9μm。

5、本发明第二方面提出了一种制备上述吸波剂的方法，所述方法包括：(1)将可溶性锌盐、碱液和溶剂混合得到混合液，然后进行急冷，得到含有籽晶的溶液；(2)将碳纤维浸入所述含有籽晶的溶液中，然后进行干燥脱水，得到表面覆盖晶种的碳纤维；(3)将所述表面覆盖晶种的碳纤维浸入包括六亚甲基四胺、锌源和草酸的混合液中，干燥后得到所述吸波剂。

6、进一步地，在步骤(1)中，所述混合液中可溶性锌盐的浓度为0.2-0.4mmol/l，所述碱液的浓度为0.4-0.8mmol/l。

7、进一步地，在步骤(2)中，所述干燥脱水的温度不低于125℃。

8、进一步地，在步骤(2)中，在将所述碳纤维浸入所述含有籽晶的溶液中之前，预先对所述碳纤维进行阳极氧化。

9、进一步地，在步骤(3)中，所述包括六亚甲基四胺、锌源和草酸的混合液中所述六亚甲基四胺、所述锌源和所述草酸的质量比为1:(1-3):(0.1-0.3)。

10、进一步地，在步骤(3)中，将所述表面覆盖晶种的碳纤维浸入包括六亚甲基四胺、锌源和草酸的混合液中是在密封水热环境中进行的，并且水热环境温度为95℃-125℃，浸入时间为6-24h。

11、本发明第三方面提出了一种吸波材料，所述吸波材料包括本发明第一方面所述的吸波剂或采用本发明第二方面所述的方法得到的吸波剂。

12、与现有技术相比：本发明的吸波剂包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面，zno晶体沿极性方向存在偶极矩，由于诱导的zno纳米晶体产生的偶极极化有利于微波吸收，将zno纳米晶体设在碳纤维表面，可以改良复合材料阻抗匹配性能，获得绿色且高效的吸波材料，并且片状氧化锌大的比表面积也促进了电磁波的多次反射损耗。相较于采用一维纳米线附着在碳纤维表面，其虽然可以一定程度上改善材料的吸波性能，但由于一维纳米线的天线效应和大的长径比引起的介电共振，导致其在高频处的反射损耗会有所下降。而本发明采用片状氧化锌，在增大极性平面占比，有效保留大比表面积和可以使电磁波多次反射吸收的大量空隙的同时，不存在尖端产生的天线效应，可以在更大波段保持接近于1的阻抗匹配，导致其具有更大的吸收带宽。由此，本发明组成的吸波剂解决了碳纤维的高导电性和低阻抗匹配导致的入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部的问题。

技术特征：

1.一种吸波剂，其特征在于，包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面。

2.根据权利要求1所述的吸波剂，其特征在于，所述碳纤维与所述片状氧化锌的质量比为1:(0.8-3)。

3.根据权利要求1或2所述的吸波剂，其特征在于，所述片状氧化锌的长度为3μm-9μm。

4.一种制备权利要求1-3中任一项所述吸波剂的方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述混合液中可溶性锌盐的浓度为0.2-0.4mmol/l，所述碱液的浓度为0.4-0.8mmol/l。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述干燥脱水的温度不低于125℃。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，在将所述碳纤维浸入所述含有籽晶的溶液中之前，预先对所述碳纤维进行阳极氧化。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述包括六亚甲基四胺、锌源和草酸的混合液中所述六亚甲基四胺、所述锌源和所述草酸的质量比为1:(1-3):(0.1-0.3)。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，将所述表面覆盖晶种的碳纤维浸入包括六亚甲基四胺、锌源和草酸的混合液中是在密封水热环境中进行的，并且水热环境温度为95℃-125℃，浸入时间为6-24h。

10.一种吸波材料，其特征在于，所述吸波材料包括权利要求1-3中任一项所述的吸波剂或采用权利要求4-9中任一项所述方法得到的吸波剂。

技术总结
本发明公开了一种吸波剂及其制备方法和吸波材料，所述吸波剂包括碳纤维和片状氧化锌，所述片状氧化锌设在所述碳纤维表面。本发明组成的吸波剂解决了碳纤维的高导电性和低阻抗匹配导致的入射电磁波易发生反射而不易进入吸波材料内部的问题。

技术研发人员：曹维宇,郭宇晗,王梦梵,徐樑华
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16