碳基微波吸收材料、制备方法及保健产品与流程

1.本发明涉及微波吸收材料技术领域，尤其涉及碳基微波吸收材料、 制备方法及保健产品。


背景技术：

2.三维碳材料是优异的碳基底材料，可用于在其孔隙中包裹硫以捕获 多硫化锂。在锂
‑
多硫化锂电池中，在对碳材料表面进行适当官能化修饰 后，硫正极的循环稳定性可以进一步提高，而且多孔碳材料大的孔隙率 和孔体积能有效增加活性物质的载量，达到更高的面容量。而对三维碳 基材料，例如碳纳米管进行氟化，氟元素作为一种强极性元素，碳材料 在被氟化后能有效调控材料的极性，碳氟键的形成使原来非极性的碳材 料变成极性材料，增强与极性的多硫化理之间的相互作用。而高氟碳比 的氟化碳材料被预计有着更强的相互作用，而高氟碳比的氟化碳纳米管 (f
‑
cnts)能够增强锂硫电池的电学性能。然而，而较低低氟碳比的氟化碳 基材料不能显著增强锂流电池的电学性能，在实际应用过程中往往被摒 弃。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在提供一种低氟碳比的氟化碳基材料，开 发其新的应用功能。
4.第一方面，本发明实施例公开了一种碳基微波吸收材料，其具有微 观的改性碳纤维结构，所述改性碳纤维结构为碳基改性物进行微观生长 或堆积形成，所述碳基改性物包含氟化碳纳米管，所述氟化碳纳米管的 氟碳元素质量比为0.1～0.4。
5.在本发明实施例中，所述氟化碳纳米管的微观结构之间内形成了 c
‑
f
‑
c的连接键。
6.在本发明实施例中，所述氟化碳纳米管为多壁碳纳米管，并在所述 多壁碳纳米管之间或所述多壁碳纳米管内的各壁之间形成了的c
‑
f
‑
c连 接键。
7.在本发明实施例中，所述碳基改性物还包含锰元素和氧元素，所述 锰元素和所述氧元素是通过键合连接在所述氟化碳纳米管上，或以二氧 化锰的形式沉积在所述氟化碳纳米管的微观缝隙之间。
8.第二方面，本发明实施例公开了一种碳基微波吸收材料的制备方法， 包括制备包含氟化碳纳米管的碳基改性物及将所述碳基改性物形成纳米 分散体并形成改性碳纤维的步骤。
9.在本发明实施例中，制备包含氟化碳纳米管的碳基改性物的步骤具 体包括：将干燥的碳纳米管置于氟氮混合气体中于400～450℃进行氟化处 理，得到氟化碳纳米管，并控制所述氟化碳纳米管的氟碳元素质量比为 0.1～0.4。
10.在本发明实施例中，制备包含氟化碳纳米管的碳基改性物的步骤具 体包括：
11.将干燥的碳纳米管置于氟氮混合气体中于400～450℃进行氟化处理， 得到氟化
碳纳米管，并控制所述氟化碳纳米管的氟碳元素质量比为 0.1～0.4；
12.将所述氟化碳纳米管分散于含有高锰酸钾的异丙醇溶液中，加入乙 酸乙酯，于160～200℃条件下搅拌反应不低于10h后，即可得到包含二氟 化锰的碳基改性物。
13.在本发明实施例中，将所述碳基改性物形成纳米分散体并形成改性 碳纤维的步骤具体包括：
14.形成均匀透明的纺丝溶液；
15.向所述纺丝溶液中加入碳基改性物和乳化剂，形成乳化液；
16.对所述乳化液进行纺丝；
17.收集纺丝形成的改性碳纤维前驱物，于惰性气体氛围中热处理形成 最终的改性碳纤维。
18.第三方面，本发明实施例公开了一种包含第一方面涉及的碳基微波 吸收材料、或者第二方面涉及的制备方法制得的碳基微波吸收材料的保 健用品，所述保健用品包括所述碳基微波吸收材料制成的保健体及包覆 于所述保健体外的包覆物。
19.在本发明实施例中，所述保健用品还设置于所述保健体表面与所述 包覆物之间的电流加速层。
20.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
21.本发明中涉及碳基吸波材料，利用碳基改性物进行微观生长或堆积 形成，该碳基改性物包含氟化碳纳米管，该氟化碳纳米管具有低的氟碳 元素质量比，由较低氟碳元素质量比制备的氟化碳纳米管作为碳基改性 物，利用其制作成为碳基微波吸收材料，具有优异的微波吸收作用和电 磁辐射作用。以此碳基吸波材料制备的保健产品，能够将环境中的微电 磁波吸收和储存，并以低频电磁波频率作用于机体细胞，让身体的组织 液产生共振，使得体液分子团缩小；当分子团缩小后，原子核电子数量 增加，使得组织细胞活性增强；组织细胞活性增强后，自然新陈代谢和 免疫力会提高；引起机体体液的原子和分子的共振，激活全身细胞活性， 自然新陈代谢和免疫力会提高；因此，该保健产品据此产生理疗功效。
附图说明
22.图1为本发明对比例1提供的碳基改性物的sem图。
23.图2为本发明实施例1提供的碳基改性物的sem图。
24.图3为本发明实施例1提供的碳基改性物的tem放大图。
25.图4为本发明实施例1提供的碳基改性物的tem下的能谱分许面扫 图。
26.图5为本发明实施例1提供的另一碳基改性物的tem下的能谱分许 面扫图。
27.图6为本发明实施例1提供的碳基改性物的xps全谱图。
28.图7为本发明实施例14提供的碳基改性物的xps全谱图。
29.图8为本发明实施例1制得的碳基改性物中各元素的特征峰以及软 件模拟分峰图。
30.图9为本发明实施例6提供的改性碳纤维的stem图。
31.图10为本发明实施例6、实施例13、对比例9和对比例11的介电 常数ε
r
'的频率分布图。
32.图11为本发明实施例6、实施例13、对比例9和对比例11的介电 常数ε
r
"的频率分
布图。
33.图12为本发明实施例6、实施例13、对比例9和对比例11的介电 损耗tanδ
ε
的频率分布图。
34.图13为本发明实施例6、实施例13、对比例9和对比例11的磁导 率常数μ
r
'的频率分布图。
35.图14为本发明实施例6、实施例13、对比例9和对比例11的磁导 率常数μ
r
"的频率分布图。
36.图15为本发明实施例6、实施例13、对比例9和对比例11的磁损 耗tanδ
μ
的频率分布图。
37.图16为本发明实施例6的吸波体厚度为0.5
‑
5.0mm之间的反射损耗 图。
38.图17为本发明实施例13的吸波体厚度为0.5
‑
5.0mm之间的反射损 耗图。
39.图18为本发明对比例9的吸波体厚度为0.5
‑
5.0mm之间的反射损耗 图。
40.图19为本发明对比例11的吸波体厚度为0.5
‑
5.0mm之间的反射损耗 图。
41.图20为本发明实施例6、实施例13、对比例9和对比例11的红外 辐射能谱图。
42.图21为本发明实施例提供的使用者佩戴前的脑电波图。
43.图22为使用者佩戴以本发明实施例6提供的碳基微波吸收材料制备 的硅胶项链后的脑电波图。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实 施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.在氟元素作为一种强极性的元素，可作为对碳材料改性并调控其极 性的元素，碳氟键的形成使原来非极性的碳材料变成极性材料。通过控 制氟化对碳纳米管进行表面氟化制备了氟化碳纳米管，内部未氟化的石 墨层能保持电子的传导性，而外部的氟化层则保持了在放电过程中的电 活性，这样电极材料的高能量和高功率同时得到满足。一般而言高氟碳 元素质量比的氟化碳材料预计有更强的相互作用，例如现有技术公开了 可以得到改性的氟化碳材料中的氟碳元素质量比高达0.88，进而将其作 为锂电池电极材料，制备的锂电池具有更高的载量。
46.然而，本发明公开了一种碳基微波吸收材料，其具有微观的改性碳 纤维结构，所述改性碳纤维结构为碳基改性物进行微观生长或堆积形成， 所述碳基改性物包含氟化碳纳米管，所述氟化碳纳米管的氟碳元素质量 比为0.1～0.4。此种由较低氟碳元素质量比制备的氟化碳纳米管作为碳基 改性物，利用其制作成为碳基微波吸收材料，具有优异的微波吸收作用 和电磁辐射作用。
47.进一步的实施例中，该氟化碳纳米管的微观之间内形成了c
‑
f
‑
c的 连接键。具体的，该氟化碳纳米管为多壁碳纳米管，并在所述多壁碳纳 米管之间或所述多壁碳纳米管内的各壁之间形成了的连接键。如此，不 仅能在多壁碳纳米管之间或者多壁碳纳米管内的各层级之间形成支撑的 连接键合作用，使得整个微观结构更加稳定，同时又能利用c
‑
f
‑
c键上 聚集的电子云发挥其量子效应，能够利用这些c
‑
f键进行的微电波吸收 和传导。
48.进一步的实施例中，该碳基改性物还包含锰元素和氟元素，所述锰 元素与所述氟化碳纳米管中碳元素的质量比为1:40～80，能够进一步加强 该碳基改性作为作为微波吸收材料的作用。
49.另外，本发明实施例还公开了此种碳基微波吸收材料的制备方法， 包括制备包含氟化碳纳米管的碳基改性物及将碳基改性物形成纳米分散 体并形成改性碳纤维的步骤。
50.可选的实施例中，制备包含氟化碳纳米管的碳基改性物的步骤具体 包括：将干燥的碳纳米管置于氟氮混合气体中于400～450℃进行氟化处 理，得到氟化碳纳米管，并控制氟化碳纳米管的氟碳元素质量比为 0.1～0.4。通过高温条件下，对碳纳米进行气相改性，能够促使碳米管中 c＝c双键打开而被氟气进攻而完成氟化。此过程中，可通过控制氟氮混 合气体的其中氟的含量以及反应时间能够控制最终获得的氟化碳纳米管 的氟碳元素质量比，下方将利用实施例进行具体说明。
51.可选的实施例中，若上述实施方式公开的碳基改性物还包含锰元素 和氟元素，则制备包含氟化碳纳米管的碳基改性物的步骤具体包括：
52.将干燥的碳纳米管置于氟氮混合气体中于400～450℃进行氟化处理， 得到氟化碳纳米管，并控制所述氟化碳纳米管的氟碳元素质量比为 0.1～0.44；以及
53.将氟化碳纳米管分散于含有高锰酸钾的异丙醇溶液中，加入乙酸乙 酯，于160～200℃条件下搅拌反应不低于10h后，即可得到包含二氟化锰 的碳基改性物。
54.此种碳基改性物，能够在高锰酸钾的氧化作用下，能够将乙酸乙酯 氧化，促使其形成α
‑
羟基酮，并同时将氧化基团连接至乙酸乙酯中形成 酯化键合，并能够进一步通过氧化作用，促使乙酸乙酯的mno2连接氟化 碳纳米管的c＝c双键形成的c
‑
o
‑
mno2‑
，或者在氟化碳纳米管的微观缝 隙中，例如其碳纳米管内部，多壁碳纳米管缝隙之间，或者多壁碳纳米 管的多层的缝隙之间将乙酸乙酯水解形成mno2沉积，形成复合物。具体 的，在上述实施例中，可以通过控制高锰酸钾的浓度以及反应体系的ph 值，来实现锰与氟化碳纳米管的连接方式或者是否形成mno2沉积形成复 合物，下方将利用实施例进行具体说明。
55.碳基改性物及其制备
56.下方将本发明制备的碳基微波吸收材料及其制备过程列入表1中。 表1中，实施例13
‑
15，对比例10
‑
12均为仅包含氟化碳纳米管的碳基改 性物，并未对其进一步采用锰氧改性。
57.表1
[0058][0059]
[0060]
例如，实施例1的具体制备过程如下：
[0061]
称取500mg烘干后的多壁碳纳米管(北京德科岛金公司，外径 30～60nm，内径20～50nm，长度1～10μm，比表面积>100m2/g)，置于中 压不锈钢反应釜中，将温度升高至400℃，通入10％氟气的氟氮混合气 体，保持常压，保温8小时，随后取出得到氟化碳纳米管；
[0062]
称取500mg氟化纳米管加入至1l的异丙醇中进行超声分散，然后 加入乙酸乙酯(17.93mg，国药集团化学试剂有限公司)和高锰酸钾(10mg， 国药集团化学试剂有限公司)，再加入1.5l去离子水，使得高猛酸钾的最 终浓度为0.025mmo/l，将反应液转入反应釜中，调节ph值至4.56，180℃ 条件下反应l0h，将得到的溶液用去离子水洗涤多次，真空60℃干燥24h， 即可得到所述的碳基改性物。
[0063]
碳基改性物的表征
[0064]
1、微观形貌表征
[0065]
1)方法
[0066]
sem表征：将烘干得到的实施例1
‑
15和对比例1
‑
12得到的碳基改 性物通过导电胶粘在铜片上，经40秒的喷金处理后进行sem形貌表征。
[0067]
tem表征：为表明碳纳米管在气相氟化法氟化后的进本形貌，sem 和tem分别对制备而成的样品进行了表征，同时为了证明f
‑
cnts上面 氟、碳元素分布，tem测试中使用了能谱分析面扫技术(eds mapping) 对其元素分布进行扫描。
[0068]
tem制样方法：实施例1
‑
15和对比例1
‑
17得到的碳基改性物分别 作为样品，取少量样品将其通过超声波细胞粉碎机超声分散在无水乙醇 中，用吸管吸取少量分散液滴于微栅上，置于tem下，进而成像以此表 征样品的形貌。
[0069]
2)结果
[0070]
结果如图1，氟化之后的f
‑
cnts长度大致为200
‑
300nm，其直径相 比所购碳纳米管(10
‑
20nm)有所增加，约为30
‑
40nm，说明氟化过程中， 氟原子插入了石墨烯的层间，增加了多壁碳纳米管的层间距，从而使直 径增加。由图3所示，在单个氟化碳纳米管在tem放大后，其直径约为 50nm，虽然经过气相氟化，但是仍然能看到碳纳米管的层状结构。
[0071]
图4、5所示的是f
‑
cnts在tem下的能谱分许面扫结果，其中图4 中黑色斑点为碳元素，图5中白色斑点为氟元素，从该根碳纳米管的面 扫情况分析表明氟元素基本是均匀分布在碳纳米管上的，且两种元素的 含量相差较大。
[0072]
2、x光射线光电子能谱表征
[0073]
1)方法
[0074]
x射线光电子能谱技术(x
‑
ray photoelectron spectroscopy xps)，是 用x射线去辐射样品，样品中的原子或分子的内层电子或价电子受激发 射出来，其中被光子激发出来的电子称为光电子，它的能量是可以测量 的。以光电子的动能/束缚能为横坐标，相对强度为纵坐标可以做出光电 子能谱图。xps测量能层电子束缚和化学位移，可以得出化合物元素的 组成、含量和化学键等信息。
[0075]
2)结果
[0076]
由xps表征方法可以分析f
‑
cnts表面的元素分布与不同键型，图 2
‑
11为f
‑
cnts的xps表征结果谱图，
[0077]
如图6为实施例1制得的f
‑
cnts
‑
mn，由xps的表征结果其各个元 素含量为，碳元
素:83.11at％，氟元素:14.96at％，锰元素:1.48％，氧元素:0.43 at％。计算可得氟碳元素比(f/c)约为0.18，说明气相氟化制得的f
‑
cnts 氟含量处于较低的水平。如图7为实施例14制得的f
‑
cnts，由xps的 表征结果，计算可得氟碳元素比(f/c)约为0.28，说明气相氟化制得的 f
‑
cnts氟含量处于较低的水平。
[0078]
如图8为实施例1制得的f
‑
cnts
‑
mn中各元素的特征峰以及软件模 拟分峰结果，峰代表的键型为：
‑
cf键(约在290.06ev)，
‑
c
‑
cf(约在285.9 ev)，
‑
c
‑
cf2(约在286.6ev)，
‑
cf
‑
cf2(约在289.5ev)，
‑
cf2(约在291.2ev) 和
‑
cf3(约在291.6ev)，mn2p3/2(约在642.4ev)、mn2p1/2(约在654.0ev)，
ꢀ‑
c
‑
c(529.3ev)是样品s2的xps表征图谱。这些峰值证明了氟元素、锰 元素和氧元素的存在。
[0079]
由xps谱图可得，本发明提供的氟化碳纳米管主要含有碳、氟两种 元素(实施例13
‑
15及对比例10
‑
12)或碳、氟、锰、氧四种元素(实施 例1
‑
12及对比例1
‑
9)，其各种元素含量统计于表2中。
[0080]
表2
[0081]
[0082][0083]
由表2可知，实施例1
‑
15制得的碳基改性物中的氟碳比处在 0.18～0.32之间，处在本发明限定的范围内，而对比例1
‑
12制得碳基改性 物中氟碳比均大于0.4，超过了本发明限定的范围。同样地，实施例1
‑
15 制得的碳基改性物中碳锰比44.02～72.69，处在本发明限定的范围内，而 对比例1
‑
9超出了该范围。
[0084]
碳基吸波材料
[0085]
本发明进一步的实施例还将碳基改性物形成纳米分散体并形成改性 碳纤维的步骤具体包括：s1：形成均匀透明的纺丝溶液；s2：向纺丝溶 液中加入碳基改性物和乳化剂，形成乳化液；s3：对乳化液进行纺丝； s4：收集纺丝形成的改性碳纤维前驱物，于惰性气体氛围中热处理形成 最终的改性碳纤维。
[0086]
通过静电纺丝和后续的热处理步骤形成最终的改性碳纤维作为碳 基吸波材料。s1步骤中，可配置含8wt％聚丙烯睛(pan)的n
‑
二甲基甲 酞胺(dmf溶液中，在室温下磁力搅拌12小时，形成均匀透明的纺丝溶 液。s2步骤中，向纺丝溶液中加入乳化剂，乳化剂可以为油脂类乳化剂， 例如三聚甘油单硬脂酸酯、双乙酰酒石酸单甘油酯、月桂酸单甘酯和辛 酸单甘酯。加入乳化剂搅拌12h后，再加入上述实施例制备的碳基改性 物，其加入比例为10wt％，继续搅拌至分散均匀，期间可通过超声辅助 促使分散，即可形成乳化液。
[0087]
再于s3步骤中进行静电纺丝。本实验所用的静电纺丝设备由三个主 要部件组成，主要有注射泵，高压电源和可移动接地收集板。为了确保 纺丝过程的稳定性，注射器的针尖和收集板之间的距离为14cm，电压为 28kv的高压，调节注射泵的参数使得纺丝液以40μl/min的恒定流速从 针尖中流出，纺丝纤维聚集在收集板上。在纺丝结束时，将收集的改性 碳纤维前驱物在ar气氛中进行热处理以形成最终改性碳纤维。在改性碳 纤维的形成过程中，将前面收集到的纤维前驱体在400℃下预氟化2小 时，然后在800℃下碳化4小时，将所得产物再进行充分研磨以获得最 终的粉末样品。整个热处理过程在ar气氛下进行，该过程中的加热速率 分别为20℃至400℃的升温速率为2℃/min，400℃至800℃的升温速 率为5℃/min。静电纺丝及热处理之后的最终产物呈纤维状，在tem 照片和stem照片中可以清楚地看到这种微观形貌特征。后面为了测试 材料的吸波参数，样品需要在碳化后进行充分研磨，因此，微观状态下 较长的纳米纤维被磨断，并且样品在宏观状态下是粉末状的。
[0088]
吸波性能测试：将上述制得的改性碳基纤维按照3:7的比例与石蜡均 匀混合，倒入模具中制成外径7mm、内径3.04mm、厚度2mm的环状 试样，采用同轴线传输/反射法在e5230e矢量网络分析仪上测量该改性 碳基纤维与石蜡的复合试样在2～18ghz频率范围内的相对复介电常数 和相对复磁导率，结合传输线理论模拟分析了以理想电导体为基板的单 层吸波涂层的微波吸收性能，由下述的归一化公式计算得到其反射损耗 (rl，单位db)。归一化公式如下：
[0089][0090]
式中：z
in
为自由空间与吸波涂层界而的输入阻抗，ω；ε
r
＝ε
r
'
‑
jε
r
"和 μ
r
＝μ
r
'
‑
jμ
r
"别为吸波材料的复介电常数和复磁导率；d为 吸波涂层的厚度，mm；f为入射电磁波的频率，hz；c为光速，m/s。并 用tanδ
ε
＝ε
r
"/ε
r
'表示介电损耗，用tanδ
μ
＝μ
r
"/μ
r
'表示磁损耗。
[0091]
1、改性碳基纤维的微观结构
[0092]
为了观察锰/氟化碳纤维的微观形貌特征，stem照片给出了关于微 观形貌的信息。如图9中可以看到复合多孔纳米纤维的平均直径约为200 nm，与此同时，我们还看到ninps均匀地分散在多孔碳纳米纤维中。
[0093]
为了进一步确认ni纳米颗粒均匀分布在多孔碳纤维的表面以及内 部，从图9中可以看到，stem图像显示多孔碳纤维形成交联网络结构， 尤其是图9中出现纤维中的光亮点，
在这表明碳纳米管形成的纤维之间 通过氟碳键合连接，或者渗入了锰核连接，这将导致了电子传输速度的 增加，增大极大传导损耗，这将有助于提高复合材料的介电损耗。
[0094]
2、改性碳基纤维的吸波性能
[0095]
相对复介电常数(ε
r
)和相对复磁导率(μ
r
)是评估吸波材料吸波能力的 重要参数
[0096]
在2～18ghz的整个测量频率范围内，实施例的实部(ε
r
')和虚部 (ε
r
")均远远大于对比例和石蜡。在14～17ghz的高频阶段，如图10
‑
12 所示，与此对应地，实施例的介电常数(ε
r
'和ε
r
")和介电损耗(tanδ
ε
)值 在2～18ghz整个测量频率范围内随着频率的增加而减小，较低氟碳 比的氟化改性与碳纳米管之间的界面上出现的界面极化和界面弛豫 可能导致介电常数(ε
r
'和ε
r
")的降低，另外还可能与锰核的晶面改性有 关，这些均提示本发明实施例提供的改性碳基纤维具有微波吸收性 能。
[0097]
实施例6和实施例13的μ
r
'值，从图13中可以看到它在15.5ghz附 近存在一个很强的峰值，此外在频率8.3
‑
18ghz的范围内保持较低的值， 而对比例和石蜡的μ
r
'值在15.5ghz等低频的时候并未出现峰值。而进一 步的，在图14中，实施例中的μ
r
"值在2.5
‑
16.5ghz的范围内低于零， 出现负值可能是由于锰核在高频下的snoek极限以及法布里
‑
拍罗共振引 起的，μ
r
"负值的出现表示电荷运动所产生的磁能从吸波材料内部向外辐 射。由此可以得出结论，本发明实施例提供的改性碳基纤维具有较小的 储磁能力，甚至还具有向外辐射的磁性能。图15中反应的磁损耗角正切 值(tanδ
μ
)，就实施例6、实施例13、对比例9、对比例11而言，在2～18 ghz的频率范围内具有与μ
r
"值相同的变化趋势，进一步验证了上述推断。
[0098]
另外，一般用反射损耗值(reflection loss)的大小来评估吸波材料吸波 性能的好坏。
[0099]
如图16
‑
19分别反映的是实施例6、实施例13、对比例9、对比例11 在吸波体厚度为0.5
‑
5.0mm之间的反射损耗图。由图16可知，实施例6 的有效吸波带宽在rl≦
‑
40db的范围内达到了11.6ghz(2.2
‑
13.8ghz)。 由图17可知，实施例13的有效吸波带宽在rl≦
‑
30db的范围内达到了 8.5ghz(2.1
‑
10.6ghz)。由图18可知，对比例9的有效吸波带宽在rl ≦
‑
10db的范围内达到了6.3ghz(10.1
‑
16.4ghz)，且在吸波体厚度达到 4.0mm以上时，其吸波峰有频率增大的趋势。由图19可知，对比例11 的有效吸波带宽在rl≦
‑
10db的范围内达到了5.1ghz(12.1
‑
17.2ghz)， 且在吸波体厚度达到2.0mm以上时，其吸波峰有频率增大的趋势。由此 可见，对比例9和对比例11由于其氟碳比超过0.4，对碳纳米管的氟化 程度过高，使得其不利于对于微波的吸收，进而其有效吸波带宽变窄， 其反射损耗值变大；而实施例6和实施例13具有较低的氟碳比，氟化程 度合理，促使其具有更大的有效吸波带宽，更低的反射损耗值，同时吸 波体的厚度覆盖范围更广。同时，还将其他实施例和对比例的微波吸收 性能列入表3中，均表现出了相同的趋势。
[0100]
表3锰核/碳多孔纳米纤维的微波吸收性能比较
[0101]
[0102][0103]
从图18、19中可以看到，实施例1
‑
15的吸收峰在0.5
‑
5.0mm的厚度 范围内分布在2.1
‑
14.3ghz的频率范围内，而这个范围正好是处于c波 段。此外，当匹配厚度为2.5mm时，在6.4ghz处实施例6的最大rl 值为
‑
75.6db。同时，实施例6的低频有效吸收带宽(rl≦
‑
20db)达到11.6 ghz(2.2
‑
13.8ghz)，大概分布在c波段(4
‑
8ghz)。很明显的是，随 着厚度的减小，实施例的反射损耗(rl)峰值移动到低频带范围，这种现 象主要可以通过实施例和孔隙之间的合成效应引起的共振条件来解释。
[0104]
在表3中整理了实施例1
‑
15和对比例1
‑
12制备复合吸波材料的微波 吸收性能的研究，通过比较发现，本章所制备的锰/氟化碳纤维具有很多 材料无法比拟的优点，在众多的镍基吸波材料中具有不可替代的优势， 同时有效吸收频带宽度也远远优于其他复合材料类型。以上获得的所有 测试结果表明，与高氟碳比的碳纳米管相比，锰/氟化碳纤维表现出优异 的微波吸收特性，尤其是在c波段。
[0105]
由于该改性碳基纤维微非磁性材料，所以主要通过介电损耗来耗散 电磁波。介电损耗主要有离子极化、电子极化、多重反射等几种形式。 由上述表征结果可知，改性碳基纤维主要由氟化碳纳米管及锰晶核组成。 当电磁波接触到材料表而时，一部分由于材料与空气的阻抗失配会在材 料表而发生反射，一部分会进入材料内部。进入材料内部的电磁波，一 部分由于氟化碳纳米管及锰晶核之间存在多种界而，由此产生界而极化 被耗散；一部分由于氟化碳纳米管及锰晶核中存在一些缺陷，在电磁场 的作用下会被诱导为偶极子，由此产生电子极化被耗散；还有一部分由 于改性碳基纤维之间构筑的“导电网络”，在电磁场下会产生微电流从而 被耗散。
[0106]
保健品
[0107]
另外，本发明实施例还公开了一种包含上述的碳基微波吸收材料、 或者上述的制备方法制得的碳基微波吸收材料的保健用品，保健用品包 括碳基微波吸收材料制成的保健体及包覆于保健体外的包覆物。由于大 自然中的微电磁波(低频)容易被干扰，难以吸收，该保健用品中的环 状物具有吸收、储存微波的功能，并且还能辐射电磁波作用于机体，对 人体代谢改善起到积极的作用。其中的包覆物可以为医用级的挤出硅胶 制品，使用时更提供人体舒适度。该保健用品具体可以为硅胶手链，硅 胶项链，硅胶腰圈等等形式。
[0108]
进一步的，该保健用品还设置于保健体表面与包覆物之间的电流加 速层。电流加速层可以为二氧化锰颗粒，经过多次精密处理的粉末状物 质，颗粒粒径大小为6～13μm。其能够促进电子移动，加强上述的辐射 作用。
[0109]
例如，通过上述实施例6、实施例13、对比例9、对比例11分别制 备的硅胶手链，测定其红外辐射能谱图，法向发射率为0.91。结果如图 20，实施例6和实施例13具有较宽的辐射波长范围，而对比例9和对比 例11几乎无辐射，不能起到保健作用。
[0110]
进一步的，还将利用实施例6、实施例13、对比例9、对比例11分 别制备的硅胶手链人体的血流变化测定试验以及心率变化测定试验。为 了确认佩戴硅胶手链引起的血流变化，以未佩戴为对照，从佩戴20分钟 后开始按时间测定了20分钟的血流变化。
[0111]
1、血流变化测定试验
[0112]
试料：硅胶手链(实施例6、实施例13、对比例9、对比例11)
[0113]
测量环境：室温20℃，平均湿度41％
[0114]
测定仪器：激光血流计(日本电气三荣(株)特殊型)
[0115]
血流试验方法：以健康的成年女子(54岁)为受试者，测定20分钟内 的血液流通速度及血流量的变化。接着，休息30分钟后戴硅胶手链20 分钟，然后测量血流速度及血流量的变化20分钟。
[0116]
将测定的数据，通过联合处理，表示为血流速度和血流量的各自的 数值。计算佩戴后的血流量和血流速度的变化率，变化率为佩戴后的数 值与佩戴前的数值之比。
[0117]
2、心率变化测定试验
[0118]
试料：硅胶手链(实施例6、实施例13、对比例9、对比例11)
[0119]
测量环境：室温20℃，平均湿度41％
[0120]
测定仪器：血流测量仪器(kdd公司，es
‑
1000spm)
[0121]
测试对象：62岁成年男子
[0122]
心率测量方法：佩戴前，测量动脉血流和脉搏，取三次平均值，然 后，佩戴本产品10分钟后，再测量动脉血流和脉搏，取三次平均值。测 算出增长率。
[0123]
表4
[0124][0125]
由表4可知，以实施例6和实施例13为基础制得的硅胶手链能够促 进血流量和血流速度，具有一定的保健作用，进一步验证了上述结论， 实施例6和13具有一定的红外辐射作用，通过这种红外辐射促进血液循 环，进而可对使用者进行活血，促进血液循环，其他缓解疼痛的保健作 用。
[0126]
另外，由表4可知，以实施例6和实施例13为基础制得的硅胶手链 能够促进动脉血流和脉搏，对比例9和对比例11不能。这表明正是由于 实施例6和13中的碳基改性物产生了红外辐射作用，促进了心率增长和 动脉血流动。这对于心脏功能不全或者衰竭的老年人具有保健作用。
[0127]
3、脑电波测定试验
[0128]
脑电波是一种使用电生理指标记录大脑活动的方法，大脑在活动时， 大量神经元同步发生的突触后电位经总和后形成的。它记录大脑活动时 的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体 反映。脑电波或脑电图是一种比较敏感的客观指标，不仅可以用于脑科 学的基础理论研究，而且更重要的意义在于它的临床实践的应用，与人 类的生命健康息息相关。脑电波中α波又被称为智慧之波，β波是属于人 体处于亢奋时才有的波段，θ波是人处于相对安静呈现的波段，而另外 一种波段只有处于深度睡眠时才会出现的波段为δ波。通过下面的测试 结果表明，佩戴硅胶圈30分钟后，大脑中的α波上升，不仅使人处于安 静与轻松的状态，而且有效改善失眠、抑郁等症状。
[0129]
为此，本发明实施例还进行了使用由本发明实施例提供的碳基吸波 材料制成的硅胶项圈，检测佩戴后的使用者的脑电波，探测对使用者的 脑电波的影响。
[0130]
试验样品：硅胶项链(分别由实施例6、实施例13、对比例9和对比 例11制成)
[0131]
测定机器：脑波测量仪，
フツトテクノ
製alpha master
[0132]
测定环境：晴，室温：23℃；湿度：41％
[0133]
测定方法：以健全的成年男子(54岁)为受试者，保持10分钟的安静 状态后，首先作为控制者在未使用状态下测定2分钟的脑电波。接着戴 了30分钟的硅胶项链，接着测量了2分钟的脑电波。
[0134]
国际脑电波学会术语委员会规定的脑电波的各频率如下:
[0135]
θ波:4hz以上8hz以下的波
[0136]
α波:8h2以上，13hz以下的 β波:高于13hz
[0137]
結果：测定的脑电波谱变化数值，参照以下的表格。结果表明佩戴 项圈30分钟后，a波上升表示能让人减少紧张，提高放松程度。
[0138]
表5
[0139]
实施例θ波α波β波实施例60.0％，8.3％16.7％，41.7％83.3％，50.0％实施例130.0％，12.7％17.2％，36.5％82.8％，50.8％对比例90.0％，1.4％16.4％，17.2％83.6％，81.4％对比例110.0％，0.7％17.0％，16.8％83.0％，82.5％
[0140]
表5分别列举了以实施例6、实施例13、对比例9和对比例11为基 础制备的硅胶项链，使用者佩戴前后的θ波和α波和β波的优势脑波出 现率。结果可知，实施例6和实施例13对应的硅胶项链能够促使使用者 的α波优势增加，可使使用者处于安静与轻松的状态，而且有效改善失 眠、抑郁等症状；而对比例9和对比例11对应的硅胶项链则无明显改善 作用。
[0141]
综上所述，本发明中涉及碳基吸波材料，利用碳基改性物进行微观 生长或堆积形成，该碳基改性物包含氟化碳纳米管，该氟化碳纳米管具 有低的氟碳元素质量比，由较低氟碳元素质量比制备的氟化碳纳米管作 为碳基改性物，利用其制作成为碳基微波吸收材料，具有优异的微波吸 收作用和电磁辐射作用。以此碳基吸波材料制备的保健产品，能够将环 境中的微电磁波吸收和储存，并以低频电磁波频率作用于机体细胞，让 身体的组织液产生共振，使得体液分子团缩小；当分子团缩小后，原子 核电子数量增加，使得组织细胞活性增强；组织细胞活性增强后，自然 新陈代谢和免疫力会提高；引起机体体液的原子和分子的共振，激活全 身细胞活性，组织细胞活性增强后，自然新陈代谢和免疫力会提高；因 此，该保健产品据此产生理疗功效。
[0142]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围 并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。