一种铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法

本申请涉及电磁波吸收材料制备领域，具体涉及一种铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法。

背景技术：

1、吸收体的固有电磁性能，包括吸收、散射和反射，赋予电磁材料多重功能和巨大潜力，推动它们在智能设备、能量转换、辐射抗性、电磁伪装等领域的广泛应用。其中，电磁材料的卓越吸引力在于其在通过有效的电磁吸收和屏蔽功能确保生命安全、防止信号干扰方面发挥的关键作用。通过利用电磁吸收和反射性能来实现材料功能多样化是一个潜在方向。传统电磁吸收体的实际应用受到高密度和较大厚度等固有缺陷的限制。因此，设计和构建具有薄厚度、轻质、宽带和高效吸收特性的新型电磁波吸收材料备受追求。

2、为了实现轻量化，充分利用低密度材料，特别是纳米、微米材料，被证明是一种有效的策略(microwave absorption performance of sic/zrc/sizroc hybrid nanofiberswith enhanced high-temperature oxidation resistance,acs sustainablechemistry&engineering,8(2020)10490-10501)。基于碳的材料由于其高比表面积、低密度、高载流子迁移率和优异的化学稳定性，被认为是有望成为下一代电磁波吸收体的材料(multifunctional aramid nanofiber/carbon nanotube hybrid aerogel films,acsnano,14(2020)688-697)。通过碳热还原反应获得的残余缺陷和功能基团的碳材料能够实现极化损耗和电导损耗的协同效应，有利于提高电磁波吸收性能。然而，由于碳材料具有过高的电导性、较差的阻抗匹配度和单一的介电损耗机制，单一碳材料的电磁波吸收性能非常弱(defect and interface engineering in core@shell structure hollow carbon@mos2nanocomposites for boosted microwave absorption performance,nanoresearch,15(2022)7778-7787)。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，包括：

2、步骤1、制备前体纤维；

3、步骤2、合成铁酸镍/碳杂化纳米纤维；

4、步骤3、合成铁酸镍/碳电磁波吸波材料。

5、可选地，步骤1包括：将聚偏二氟乙烯加入n,n-二甲基甲酰胺溶液中，得到初始溶液；搅拌初始溶液后，将四水合乙酸镍和乙酸铁溶解于初始溶液，得到混合物；搅拌混合物后，将混合物吸入塑料注射器中；应用静电纺丝方法在收集器上制备前体纤维。

6、可选地，在步骤1中，将聚偏二氟乙烯加入n,n-二甲基甲酰胺溶液时的温度为70℃，搅拌初始溶液的方法为连续搅拌6小时，搅拌混合物的方法为磁力搅拌2小时，塑料注射器的针头为19号不锈钢针头，静电纺丝的电压为18kv、推料速度为0.002mm/s，收集器为铝箔，铝箔与不锈钢针尖的距离为20厘米。

7、可选地，在步骤1中，制备的样品在80℃的烤箱中完全干燥，得到前体纤维。

8、可选地，步骤2包括：将所述前体纤维在空气气氛中热固化，然后在氩气气氛中碳热还原反应，最后在空气气氛中氧化，得到铁酸镍/碳杂化纳米纤维。

9、可选地，在步骤2中，前体纤维在空气气氛中热固化的温度和时间分别为180℃和150分钟，在氩气气氛中碳热还原反应的温度和时间分别为600℃-800℃和120分钟，在空气气氛中氧化的温度和时间分别为350℃和60分钟。

10、可选地，步骤3包括：将所述铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡放入叔丁醇中，将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡均匀混合，在完全干燥后，将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡的复合材料压成环状。

11、可选地，在步骤3中，铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡的质量比为1:9。

12、可选地，在步骤3中，应用超声作用，将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡均匀混合。

13、可选地，在步骤3中，在不锈钢模具中将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡的复合材料压成环状。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明通过静电纺丝和原位碳热还原反应合成碳改性的镍铁氧体、铁酸镍/碳杂化纳米纤维。通过定制铁酸镍/碳杂化纳米纤维，可以操控电磁性能，实现电磁波吸收的可调控性。随着材料处理温度的升高，吸收峰产生红移。在多次散射、电导损耗、界面极化、偶极极化、涡流损耗、磁损耗的协同作用下，产生可调控的强吸收，本发明有望在多功能电磁吸波器和潜在的电磁驱动传感器应用中发挥作用。

技术特征：

1.一种铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1包括：

3.根据权利要求2所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，将聚偏二氟乙烯加入n,n-二甲基甲酰胺溶液时的温度为70℃，搅拌所述初始溶液的方法为连续搅拌6小时，搅拌所述混合物的方法为磁力搅拌2小时，所述塑料注射器的针头为19号不锈钢针头，静电纺丝的电压为18kv、推料速度为0.002mm/s，所述收集器为铝箔，所述铝箔与不锈钢针尖的距离为20厘米。

4.根据权利要求3所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，制备的样品在80℃的烤箱中完全干燥，得到前体纤维。

5.根据权利要求1所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：

6.根据权利要求5所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述前体纤维在空气气氛中热固化的温度和时间分别为180℃和150分钟，在氩气气氛中碳热还原反应的温度和时间分别为600℃-800℃和120分钟，在空气气氛中氧化的温度和时间分别为350℃和60分钟。

7.根据权利要求1所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3包括：将所述铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡放入叔丁醇中，将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡均匀混合，在完全干燥后，将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡的复合材料压成环状。

8.根据权利要求7所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡的质量比为1:9。

9.根据权利要求8所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，应用超声作用，将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡均匀混合。

10.根据权利要求9所述的铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中，在不锈钢模具中将铁酸镍/碳杂化纳米纤维与石蜡的复合材料压成环状。

技术总结
本申请涉及电磁波吸收材料制备领域，具体涉及一种铁酸镍/碳杂化纤维的电磁波吸波材料的制备方法，包括制备前体纤维、合成铁酸镍/碳杂化纳米纤维、合成铁酸镍/碳电磁波吸收材料。通过静电纺丝和原位碳热还原反应合成碳改性的镍铁氧体、铁酸镍/碳杂化纳米纤维。通过定制铁酸镍/碳杂化纳米纤维，可以操控电磁性能，实现电磁波吸收的可调控性。随着材料处理温度的升高，吸收峰产生红移。在多次散射、电导损耗、界面极化、偶极极化、涡流损耗、磁损耗的协同作用下，产生可调控的强吸收，本发明有望在多功能电磁吸波器和潜在的电磁驱动传感器应用中发挥作用。

技术研发人员：霍亚杉,谭宇佳,张富春,何智慧,崔巍,吴雄雄,王奕璇
受保护的技术使用者：延安大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27