叶公转125r/min)搅拌6分钟，24小时后进行二次搅拌，慢 速(搅拌叶公转65r/min)搅拌4分钟即可，至此各材料分散均勾； (3) 根据步骤（1)和步骤（2)完成制备的复合阳极材料，将其密封保存，根据测试需要 模具的不同将上述制备的阳极材料填塞至模具内，挤压密实，最后在表面铺设一层碳纳米 纸，要求碳纳米纸完整覆盖材料的表面，且下部材料的厚度要不超过20mm，以此来进一步提 高阳极材料的导电性和电磁屏蔽性。
[0020] 二、阳极材料各项功能 多功能阳极材料的导电性利用离子与电子共导电。离子导电性通过测试电通量来表 征，试验电压为4V的直流电压，时间尺寸为50X50X 10mm。如图1所示，试验反应器采用 的有机玻璃容器，其上下层内径尺寸为100 X 100 X 50mm，在中间分层板的中心开几何尺寸 50X50mm的正方形孔，然后将制备好的阳极材料置于孔中，四周用玻璃胶密封。以尺寸为 50X70X3mm石墨板作为电极，固定了与阳极材料正对的上下两端。待玻璃胶凝固后，在有 机玻璃容器上层加入〇. 3mol/L的氢氧化钠溶液，下层加入质量分数为0. 3%的氯化钠溶液。 连接好电路后即可进行电通量测试，采集卡采集6个小时的电流，利用电流对时间的积分 计算电通量。试验结果砂浆板的电通量为187. 889C，阳极材料的电通量为298. 518C，其离 子导电性明显优于砂浆板。采用四电极法测试，四电极测试原理如图2,四电极式样的尺寸 为图中标注尺寸，采用采集卡两个通道采集，一个通道与参比电阻并联采集其电压U 1，另一 通道与中间两个电极并联采集两端电压U2，然后利用公式R2=U 2VU1可得到待测部分试件 的电阻，计算得材料的电阻率为2. 247 Ω · m。
[0021] 多功能阳极材料的吸声系数测试采用阻抗管。采用两种内径尺寸的阻抗管测试， 分别为：?30X16mm和Φ100Χ16πιπι对应测试频率为800-6300HZ和67-1600HZ。测试结果 见图3-4,在67-1600ΗΖ频率其吸声系数也很小于0. 05,但在560Hz吸声系数达到0. 21，具 有一定的吸声效果；在800-6300HZ频率阳极材料的吸声系数普遍较低在0. 05左右。
[0022] 多功能阳极材料的屏蔽效能测试采用波导管法。波导管采用5种尺寸，试验测试 的频率覆盖范围为3. 22GHz-18GHz，波导管尺寸与测试频率的对应关系见表1。
[0023] 表1波导管截面尺寸与频率
【主权项】
1. 一种兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳极复合材料，其特征在 于所述多功能阳极复合材料由阳极材料和铺设在其之上的碳纳米纸构成，所述阳极材料由 聚丙烯酰胺、蒙脱石、水、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮和碳基材料制成，碳基材料包括碳纤 维、碳纳米管和炭黑，其中：以质量比计，碳纤维：碳纳米管：炭黑=2~4:10~20:15~25， 水：聚丙烯酰胺：蒙脱石=10:3~4 :3~5 ;碳基材料的用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总质量 的2. 4~3. 6%，甲基纤维素的用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总质量的0. 2~0. 6%，聚乙烯吡 咯烷酮的用量为碳纳米管的15~25%。
2. 根据权利要求1所述的兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳极 复合材料，其特征在于所述碳纳米纸的用量面积等于阳极材料的单面面积。
3. 根据权利要求1所述的兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳极 复合材料，其特征在于所述阳极材料厚度不超过20_。
4. 根据权利要求1所述的兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳 极复合材料，其特征在于所述水：聚丙烯酰胺：蒙脱石=10:3:5,碳纤维：碳纳米管：炭黑 =3:15:20,甲基纤维素用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的0. 4%，聚乙烯吡咯烷酮用量为碳 纳米管的20%，碳基材料的用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的2. 8%。
5. 根据权利要求1所述的兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳 极复合材料，其特征在于所述水：聚丙烯酰胺：蒙脱石=10:3:4,碳纤维：碳纳米管：炭黑 =2:10:25,甲基纤维素用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的0. 3%，聚乙烯吡咯烷酮用量为碳 纳米管的18%，碳基材料的用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的2. 6%。
6. 根据权利要求1所述的兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳 极复合材料，其特征在于所述水：聚丙烯酰胺：蒙脱石=10:4:3,碳纤维：碳纳米管：炭黑 =4:20:15,甲基纤维素用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的0. 5%，聚乙烯吡咯烷酮用量为碳 纳米管的22%，碳基材料的用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的3. 2%。
7. 根据权利要求1所述的兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳 极复合材料，其特征在于所述水：聚丙烯酰胺：蒙脱石=10:4:4,碳纤维：碳纳米管：炭黑 =3:15:20,甲基纤维素用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的0. 4%，聚乙烯吡咯烷酮用量为碳 纳米管的20%，碳基材料的用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的2. 8%。
8. 根据权利要求1所述的兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳 极复合材料，其特征在于所述水：聚丙烯酰胺：蒙脱石=10:4:5,碳纤维：碳纳米管：炭黑 =3:15:20,甲基纤维素用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的0. 4%，聚乙烯吡咯烷酮用量为碳 纳米管的20%，碳基材料的用量为聚丙烯酰胺和蒙脱石总量的2. 8%。
9. 一种权利要求1-8任一权利要求所述兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制 用多功能阳极复合材料的制备方法，其特征在于所述方法步骤如下： 一、 在一定量的水中加入碳纤维、碳纳米管以及作为分散剂的甲基纤维素和聚乙烯吡 咯烷酮，人工搅拌均匀后置于超声波细胞粉碎仪内分散0. 5~2小时，且分散过程中保证温 度不能过高，在20~30°C左右，再用超声波清洗器进行分散，每次分散20~40分钟，间隔 30分钟后进行第二次分散，共分散4次； 二、 向步骤一中得到的分散液中加入炭黑，用水泥净浆搅拌机搅拌均匀，一边搅拌一边 缓慢地加入拌合均匀的聚丙烯酰胺和蒙脱石，先慢速搅拌3~5分钟，后快速搅拌5~8分 钟，24小时后进行二次搅拌3~5分钟即可，至此各材料分散均匀； 三、将步骤二制备的阳极材料填塞至模具内，挤压密实，最后在上表面单面铺设一层碳 纳米纸。
10.权利要求1-8任一权利要求所述兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多 功能阳极复合材料在钢混结构腐蚀控制系统中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种兼具电磁与声隐身的钢混结构阴极腐蚀控制用多功能阳极复合材料及其制备方法与应用。所述多功能阳极复合材料由阳极材料和铺设在其之上的碳纳米纸构成，所述阳极材料由聚丙烯酰胺、蒙脱石、水、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮和碳基材料制成。本发明的多功能复合阳极材料的导电性利用离子电子共导电，电阻率为2.247Ω·m；在3.22-18GHz频率具有较高的电磁屏蔽效能，基本在50dB以上，最高甚至达到100dB；对声波的吸收在560Hz的频率上有较大的吸声系数，其余频率吸声系数较低；而且制备所需要的各项原材料容易获得，制备方法及需要的仪器容易实现。
【IPC分类】C08K7-06, C04B26-04, C08K7-24, C04B41-00, C08L33-26, C08K13-04, C08L39-06, C08L1-28, C08K3-04, C08K3-34
【公开号】CN104803627
【申请号】CN201510193492
【发明人】乔国富, 杨会苗, 张志春, 洪毅, 关新春, 欧进萍
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月22日