一种多孔碳包覆CoFe合金-SiC的复合电磁屏蔽材料及其制法的制作方法

本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体为一种多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料及其制法。

背景技术：

随着现代电子工业、无线通信和数字化技术的快速发展，如广播电视、通信导航、电力设施、科研、医疗的高频设备以及各种家用电器已经应用于与人们息息相关的各个领域，这些设备和产品都会产生电磁辐射，电磁辐射不仅造成辐射源之间的相互干扰，同时还污染人类生存的空间，长期接触电磁辐射会影响人的神经系统、生殖系统和免疫系统，诱发各种疾病，并且电磁辐射还会影响雷达、电能等精密仪器的正常运转，因此开发新型高效的电磁屏蔽和吸波材料成为研究热点。

目前的电磁屏蔽材料主要有碳系吸波材料、铁系吸波材料和陶瓷系吸波材料，可以通过电阻型损耗、电介质损耗和磁损耗对电磁波进行吸收和损耗，碳化硅具有具有合适的电导率以及优异的介电性能，并且是一种抗腐蚀性优异，化学性质稳定，是一种广泛应用的陶瓷类吸波材料、但是传统的碳化硅电磁屏蔽和吸波材料的电磁性能和电磁损耗性能不高，单一的碳化硅材料很难达到阻抗匹配，大大降低了材料的吸波性能，可以通过与电磁性能优异的物质与碳化硅进行复合，来提高材料的电磁参数和吸波性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料及其制法，解决了碳化硅的电磁损耗性不高，很难达到阻抗匹配的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料，包括以下原料及组分：生物质基纳米碳化硅、硝酸钴、铁氰化钾、柠檬酸钠，质量比为5-20:1:2-2.5:1.6-2。

优选的，所述多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料制备方法包括以下步骤：

(1)将废弃的玉米秸秆洗涤干净后置于行星球磨机中，公转转速为340-500rpm，自转转速为170-250rpm，球磨成细粉，向反应瓶中加入乙醇溶剂、硝酸钴和正硅酸乙酯，搅拌均匀后加入乙二酸的水溶液，匀速搅拌20-30h，将球磨好的生物质细粉充分干燥后倒入溶液中，超声分散均匀后加入六次甲基四胺，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状产物充分干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中，在氩气氛围中，升温速率为5-10℃/min，升温至500-550℃，保温处理30-60min，再升温至950-1050℃，保温处理30-60min，升温速率调至2-4℃，升温至1300-1350℃，保温处理6-7h，将煅烧温度降至600-700℃，通入空气保温煅烧2-3h，将煅烧产物置于氢氟酸中浸渍除去二氧化硅，洗涤并干燥，制备得到生物质基纳米碳化硅。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和生物质基纳米碳化硅，超声分散均匀后加入硝酸钴和柠檬酸钠，搅拌均匀后缓慢滴加铁氰化钾的水溶液，匀速搅拌反应15-25h，然后静置陈化10-20h，溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅。

(3)将co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅置于气氛电阻炉中，在氢气和氩气混合气体氛围中，升温速率为2-5℃/min，升温至680-750℃，保温煅烧1-1.5h，制备得到多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料。

优选的，所述气氛电阻炉包括气氛室、气氛室内部固定连接有通气管、通气管表面设置有通气孔、气氛室内部下方固定连接有底座、底座上方设置有煅烧坩埚。

优选的，所述步骤(1)中的硝酸钴、正硅酸乙酯、乙二酸、生物质细粉和六次甲基四胺的质量比为2-3:100:7-9:70-120:4-5。

优选的，所述步骤(3)中的氢气和氩气的体积比为8-15:85-92。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：

该一种多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料，以生物质秸秆作为碳源，溶胶凝胶法制备得到纳米sio2作为硅源，制备得到生物质纳米sic，迎合绿色化学理念和绿色可持续发展观，硝酸钴和铁氰化钾在柠檬酸钠的作用下，生成具有丰富孔隙结构的co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅，纳米碳化硅均匀地生长在mofs的有机骨架中，再通过高温热裂解，co和fe铁元素还原得到cofe纳米合金，mofs有机骨架形成多孔碳层，得到多孔碳包覆cofe纳米合金修饰纳米sic，电磁性能优异的cofe纳米合金修饰纳米sic在表面，可以显著提高sic的电磁参数，增强了材料的电磁损耗性能，并且通过导电性优异的多孔碳层的包覆，促进载流子形成更强的宏观电流，有利于电磁能转化成为热能扩散除去，表现出优异的阻抗匹配性能，多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料具有优异的介质损耗和磁损耗性能，可以高效的吸收和损耗电磁辐射。

附图说明

图1是气氛室正面示意图；

图2是通气孔放大示意图；

图3是通气孔调节示意图；

图4是co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅的透射电子显微镜tem图；

图5是多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料的粉末x射线衍射法。

1、气氛室；2、通气管；3、通气孔；4、底座；5、煅烧坩埚。

具体实施方式

为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料，包括以下原料及组分：生物质基纳米碳化硅、硝酸钴、铁氰化钾、柠檬酸钠，质量比为5-20:1:2-2.5:1.6-2。

多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料制备方法包括以下步骤：

(1)将废弃的玉米秸秆洗涤干净后置于行星球磨机中，公转转速为340-500rpm，自转转速为170-250rpm，球磨成细粉，向反应瓶中加入乙醇溶剂、硝酸钴和正硅酸乙酯，搅拌均匀后加入乙二酸的水溶液，匀速搅拌20-30h，将球磨好的生物质细粉充分干燥后倒入溶液中，超声分散均匀后加入六次甲基四胺，其中硝酸钴、正硅酸乙酯、乙二酸、生物质细粉和六次甲基四胺的质量比为2-3:100:7-9:70-120:4-5，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状产物充分干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中，气氛电阻炉包括气氛室、气氛室内部固定连接有通气管、通气管表面设置有通气孔、气氛室内部下方固定连接有底座、底座上方设置有煅烧坩埚，在氩气氛围中，升温速率为5-10℃/min，升温至500-550℃，保温处理30-60min，再升温至950-1050℃，保温处理30-60min，升温速率调至2-4℃，升温至1300-1350℃，保温处理6-7h，将煅烧温度降至600-700℃，通入空气保温煅烧2-3h，将煅烧产物置于氢氟酸中浸渍除去二氧化硅，洗涤并干燥，制备得到生物质基纳米碳化硅。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和生物质基纳米碳化硅，超声分散均匀后加入硝酸钴和柠檬酸钠，搅拌均匀后缓慢滴加铁氰化钾的水溶液，匀速搅拌反应15-25h，然后静置陈化10-20h，溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅。

(3)将co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅置于气氛电阻炉中，在积比为8-15:85-92的氢气和氩气混合气体氛围中，升温速率为2-5℃/min，升温至680-750℃，保温煅烧1-1.5h，制备得到多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料。

实施例1

(1)将废弃的玉米秸秆洗涤干净后置于行星球磨机中，公转转速为340rpm，自转转速为170rpm，球磨成细粉，向反应瓶中加入乙醇溶剂、硝酸钴和正硅酸乙酯，搅拌均匀后加入乙二酸的水溶液，匀速搅拌20h，将球磨好的生物质细粉充分干燥后倒入溶液中，超声分散均匀后加入六次甲基四胺，其中硝酸钴、正硅酸乙酯、乙二酸、生物质细粉和六次甲基四胺的质量比为2:100:7:70:4，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状产物充分干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中，气氛电阻炉包括气氛室、气氛室内部固定连接有通气管、通气管表面设置有通气孔、气氛室内部下方固定连接有底座、底座上方设置有煅烧坩埚，在氩气氛围中，升温速率为5℃/min，升温至500℃，保温处理30min，再升温至950℃，保温处理30min，升温速率调至2℃，升温至1300℃，保温处理6h，将煅烧温度降至600℃，通入空气保温煅烧2h，将煅烧产物置于氢氟酸中浸渍除去二氧化硅，洗涤并干燥，制备得到生物质基纳米碳化硅。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和生物质基纳米碳化硅，超声分散均匀后加入硝酸钴和柠檬酸钠，搅拌均匀后缓慢滴加铁氰化钾的水溶液，控制生物质基纳米碳化硅、硝酸钴、铁氰化钾和柠檬酸钠的质量比为5:1:2:1.6，匀速搅拌反应15h，然后静置陈化10h，溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅。

(3)将co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅置于气氛电阻炉中，在积比为8:92的氢气和氩气混合气体氛围中，升温速率为2℃/min，升温至680℃，保温煅烧1h，制备得到多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料1。

实施例2

(1)将废弃的玉米秸秆洗涤干净后置于行星球磨机中，公转转速为500rpm，自转转速为250rpm，球磨成细粉，向反应瓶中加入乙醇溶剂、硝酸钴和正硅酸乙酯，搅拌均匀后加入乙二酸的水溶液，匀速搅拌20h，将球磨好的生物质细粉充分干燥后倒入溶液中，超声分散均匀后加入六次甲基四胺，其中硝酸钴、正硅酸乙酯、乙二酸、生物质细粉和六次甲基四胺的质量比为2.2:100:7.5:80:4.3，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状产物充分干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中，气氛电阻炉包括气氛室、气氛室内部固定连接有通气管、通气管表面设置有通气孔、气氛室内部下方固定连接有底座、底座上方设置有煅烧坩埚，在氩气氛围中，升温速率为10℃/min，升温至500℃，保温处理60min，再升温至1000℃，保温处理50min，升温速率调至4℃，升温至1350℃，保温处理6h，将煅烧温度降至700℃，通入空气保温煅烧3h，将煅烧产物置于氢氟酸中浸渍除去二氧化硅，洗涤并干燥，制备得到生物质基纳米碳化硅。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和生物质基纳米碳化硅，超声分散均匀后加入硝酸钴和柠檬酸钠，搅拌均匀后缓慢滴加铁氰化钾的水溶液，控制生物质基纳米碳化硅、硝酸钴、铁氰化钾和柠檬酸钠的质量比为10:1:2.2:1.7，匀速搅拌反应25h，然后静置陈化10h，溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅。

(3)将co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅置于气氛电阻炉中，在积比为10:90的氢气和氩气混合气体氛围中，升温速率为5℃/min，升温至750℃，保温煅烧1.5h，制备得到多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料2。

实施例3

(1)将废弃的玉米秸秆洗涤干净后置于行星球磨机中，公转转速为400rpm，自转转速为200rpm，球磨成细粉，向反应瓶中加入乙醇溶剂、硝酸钴和正硅酸乙酯，搅拌均匀后加入乙二酸的水溶液，匀速搅拌25h，将球磨好的生物质细粉充分干燥后倒入溶液中，超声分散均匀后加入六次甲基四胺，其中硝酸钴、正硅酸乙酯、乙二酸、生物质细粉和六次甲基四胺的质量比为2.5:100:8:100:4.5，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状产物充分干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中，气氛电阻炉包括气氛室、气氛室内部固定连接有通气管、通气管表面设置有通气孔、气氛室内部下方固定连接有底座、底座上方设置有煅烧坩埚，在氩气氛围中，升温速率为8℃/min，升温至520℃，保温处理45min，再升温至1000℃，保温处理45min，升温速率调至3℃，升温至1320℃，保温处理6.5h，将煅烧温度降至650℃，通入空气保温煅烧2.5h，将煅烧产物置于氢氟酸中浸渍除去二氧化硅，洗涤并干燥，制备得到生物质基纳米碳化硅。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和生物质基纳米碳化硅，超声分散均匀后加入硝酸钴和柠檬酸钠，搅拌均匀后缓慢滴加铁氰化钾的水溶液，控制生物质基纳米碳化硅、硝酸钴、铁氰化钾和柠檬酸钠的质量比为12:1:2.2:1.8，匀速搅拌反应20h，然后静置陈化15h，溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅。

(3)将co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅置于气氛电阻炉中，在积比为12:88的氢气和氩气混合气体氛围中，升温速率为3℃/min，升温至720℃，保温煅烧1.2h，制备得到多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料3。

实施例4

(1)将废弃的玉米秸秆洗涤干净后置于行星球磨机中，公转转速为440rpm，自转转速为220rpm，球磨成细粉，向反应瓶中加入乙醇溶剂、硝酸钴和正硅酸乙酯，搅拌均匀后加入乙二酸的水溶液，匀速搅拌30h，将球磨好的生物质细粉充分干燥后倒入溶液中，超声分散均匀后加入六次甲基四胺，其中硝酸钴、正硅酸乙酯、乙二酸、生物质细粉和六次甲基四胺的质量比为2.7:100:8:110:4.8，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状产物充分干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中，气氛电阻炉包括气氛室、气氛室内部固定连接有通气管、通气管表面设置有通气孔、气氛室内部下方固定连接有底座、底座上方设置有煅烧坩埚，在氩气氛围中，升温速率为10℃/min，升温至550℃，保温处理30min，再升温至1050℃，保温处理45min，升温速率调至4℃，升温至1320℃，保温处理6.5h，将煅烧温度降至650℃，通入空气保温煅烧2.5h，将煅烧产物置于氢氟酸中浸渍除去二氧化硅，洗涤并干燥，制备得到生物质基纳米碳化硅。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和生物质基纳米碳化硅，超声分散均匀后加入硝酸钴和柠檬酸钠，搅拌均匀后缓慢滴加铁氰化钾的水溶液，控制生物质基纳米碳化硅、硝酸钴、铁氰化钾和柠檬酸钠的质量比为18:1:2.4:1.9，匀速搅拌反应25h，然后静置陈化15h，溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅。

(3)将co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅置于气氛电阻炉中，在积比为14:86的氢气和氩气混合气体氛围中，升温速率为5℃/min，升温至720℃，保温煅烧1h，制备得到多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料4。

实施例5

(1)将废弃的玉米秸秆洗涤干净后置于行星球磨机中，公转转速为500rpm，自转转速为250rpm，球磨成细粉，向反应瓶中加入乙醇溶剂、硝酸钴和正硅酸乙酯，搅拌均匀后加入乙二酸的水溶液，匀速搅拌30h，将球磨好的生物质细粉充分干燥后倒入溶液中，超声分散均匀后加入六次甲基四胺，其中硝酸钴、正硅酸乙酯、乙二酸、生物质细粉和六次甲基四胺的质量比为3:100:9:120:5，匀速搅拌直至形成凝胶状，将凝胶状产物充分干燥除去溶剂，固体混合产物置于气氛电阻炉中，气氛电阻炉包括气氛室、气氛室内部固定连接有通气管、通气管表面设置有通气孔、气氛室内部下方固定连接有底座、底座上方设置有煅烧坩埚，在氩气氛围中，升温速率为10℃/min，升温至550℃，保温处理60min，再升温至1050℃，保温处理60min，升温速率调至4℃，升温至1350℃，保温处理7h，将煅烧温度降至700℃，通入空气保温煅烧3h，将煅烧产物置于氢氟酸中浸渍除去二氧化硅，洗涤并干燥，制备得到生物质基纳米碳化硅。

(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和生物质基纳米碳化硅，超声分散均匀后加入硝酸钴和柠檬酸钠，搅拌均匀后缓慢滴加铁氰化钾的水溶液，控制生物质基纳米碳化硅、硝酸钴、铁氰化钾和柠檬酸钠的质量比为20:1:2.5:2，匀速搅拌反应25h，然后静置陈化20h，溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅。

(3)将co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅置于气氛电阻炉中，在积比为15:85的氢气和氩气混合气体氛围中，升温速率为5℃/min，升温至750℃，保温煅烧1.5h，制备得到多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料5。

分别将实施例1-5中的多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料与液体石蜡混合，倒入模具中压制成厚度为2mm的环形样品，使用r&s罗德与施瓦茨znb矢量网络分析仪，进行吸波性能和电磁屏蔽性能进行测试，测试标准为gb/t32596-2016。

综上所述，该一种多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料，以生物质秸秆作为碳源，溶胶凝胶法制备得到纳米sio2作为硅源，制备得到生物质纳米sic，迎合绿色化学理念和绿色可持续发展观，硝酸钴和铁氰化钾在柠檬酸钠的作用下，生成具有丰富孔隙结构的co-fe双金属mofs包覆纳米碳化硅，纳米碳化硅均匀地生长在mofs的有机骨架中，再通过高温热裂解，co和fe铁元素还原得到cofe纳米合金，mofs有机骨架形成多孔碳层，得到多孔碳包覆cofe纳米合金修饰纳米sic，电磁性能优异的cofe纳米合金修饰纳米sic在表面，可以显著提高sic的电磁参数，增强了材料的电磁损耗性能，并且通过导电性优异的多孔碳层的包覆，促进载流子形成更强的宏观电流，有利于电磁能转化成为热能扩散除去，表现出优异的阻抗匹配性能，多孔碳包覆cofe合金-sic的复合电磁屏蔽材料具有优异的介质损耗和磁损耗性能，可以高效的吸收和损耗电磁辐射。