一種復(fù)合吸波材料的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合吸波材料的制備方法，其制備方法為先采用水熱合成法和原位聚合法制備出鎳銅鋅鐵氧體包覆碳納米管/聚噻吩復(fù)合材料，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，研究和分析鎳銅鋅鐵氧體與聚噻吩的作用，最后分別用樣品振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)、四探針電導(dǎo)儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行性能測(cè)試。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：該復(fù)合材料微波吸收頻帶寬，材料密度小，吸收效率高，綜合性能好，在軍事裝備的隱身技術(shù)、民用人體安全防護(hù)、通訊抗干擾和電子信息保密等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種復(fù)合吸波材料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合吸波材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 吸波材料的研制與開(kāi)發(fā)已取得了一定的成果，但還存在頻帶窄、效率低、面密度大 等缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍受到一定的限制，因此研制寬頻帶吸收劑，發(fā)展多頻帶兼容型吸波材料， 實(shí)現(xiàn)高效吸收是吸波材料的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，要求材質(zhì)的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，即在各種 物理化學(xué)(如光熱長(zhǎng)期電磁照射等)條件下吸收劑保持穩(wěn)定。隨著各種電磁波吸收機(jī)理和模 型的發(fā)展，導(dǎo)電高分子-無(wú)機(jī)納米材料復(fù)合材料是當(dāng)今材料科學(xué)的前沿是一種很有發(fā)展前 景的吸波材料。隨著隱身技術(shù)研究的不斷深化拓廣，納米隱身材料、手性材料、導(dǎo)電高分子 材料、多晶鐵纖維吸收劑、智能型隱身材料[1-2]、多頻譜吸波材料等吸波材料的研究已在 世界范圍內(nèi)得到展開(kāi)，并已初見(jiàn)成效。涂覆型和結(jié)構(gòu)型吸波材料兩者結(jié)合使用可加大武器 系統(tǒng)的隱身效果，拓寬吸波頻帶。有關(guān)鎳銅鋅鐵氧體、碳納米管、聚噻吩高分子制備吸波材 料的文獻(xiàn)很多，制備技術(shù)也很成熟，但是將三者結(jié)合起來(lái)制備吸波材料的研究還未見(jiàn)報(bào)道， 因此鎳銅鋅鐵氧體包覆碳納米管/聚噻吩復(fù)合吸波材料的研究制備是非常有潛力的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合吸波材料的制備方法，該方法制備復(fù)合材料是一 種兼具介電損耗、磁損耗和碳納米管吸波性能于一體的微波吸收材料，該材料在軍事裝備 的隱身技術(shù)、民用人體安全防護(hù)、通訊抗干擾和電子信息保密等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。
[0004] 本發(fā)明是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征是制備方法步驟 如下： 1、樣品的制備：先采用水熱合成法制備鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管，再用原位聚合 法制備出鎳銅鋅鐵氧體包覆碳納米管/聚噻吩復(fù)合材料。
[0005] 2、結(jié)構(gòu)表征：采用XRD、SEM和FTIR等手段對(duì)鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管以及復(fù) 合材料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并研究鎳銅鋅鐵氧體與碳納米管的質(zhì)量比對(duì)包覆后碳管尺寸的影 響，分析鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管與聚噻吩之間的相互作用。
[0006] 3、性能測(cè)試：①用樣品振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)對(duì)鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管以及復(fù)合材料 的磁性能進(jìn)行測(cè)試，從理論上分析鐵氧體與碳納米管質(zhì)量比對(duì)復(fù)合材料磁性的影響；②用 四探針電導(dǎo)儀對(duì)鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管及其與聚噻吩的復(fù)合材料的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè) 試，分析鎳銅鋅鐵氧體、碳納米管、聚噻吩三者之間的質(zhì)量比對(duì)電導(dǎo)率的影響，并從理論上 分析其原因；③采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試鎳銅鋅鐵氧體包覆碳納米管/聚噻吩復(fù)合材料的 吸波性能，并從理論上分析其吸波機(jī)制。
[0007] 所述碳納米管其預(yù)處理的步驟為：稱(chēng)取一小部分碳納米管，在480-550°C煅燒一 段時(shí)間，然后將其加入裝有濃硫酸與濃硝酸的混合溶液的燒杯中，超聲分散20-40min，于 60-KKTC水浴加熱攪拌1. 5-2. 5h，冷卻后，加蒸餾水稀釋?zhuān)覝叵旅芊獗４妗?br> [0008] 所述鎳銅鋅鐵氧體其制備方法為：稱(chēng)取一定重量比的六水硝酸鎳、六水硝酸鋅、六 水硝酸銅、九水硝酸鐵，加蒸餾水稀釋上述物質(zhì)攪拌溶解，移入三口燒瓶，超聲分散同時(shí)用 攪拌器攪拌〇. 5-1. 5h，同時(shí)用氫氧化鈉溶液滴定至pH值為堿性；滴定完成后，將混合液移 入水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)體系置于ll〇°C -120°C的溫度下，反應(yīng)10-12h，反應(yīng)完全且待體系冷 卻至室溫后，倒去上層清液，分別用蒸餾水和丙酮沖洗沉淀物，至洗滌液pH為中性，在干燥 箱中干燥，最后得到粉末狀樣品，研磨。
[0009] 所述鎳銅鋅鐵氧體包覆碳納米管的制備方法如下：稱(chēng)取一定重量比的六水硝酸 鎳、六水硝酸鋅、六水硝酸銅、九水硝酸鐵，將預(yù)處理的碳納米管質(zhì)量比為1%-3%滴加氫 氧化鈉溶液至中性，再加蒸餾水稀釋攪拌；將上述物質(zhì)依次加入不斷攪拌將其溶解，移入 三口燒瓶，超聲分散同時(shí)用攪拌器攪拌0. 5-1. 5h，同時(shí)用氫氧化鈉溶液滴定至pH值為堿 性，滴定完成后，將混合液移入水熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)體系置于ll〇°C -120°C的溫度下，反應(yīng) l〇-12h，反應(yīng)完全且待體系冷卻至室溫后，倒去上層清液，分別用蒸餾水和丙酮沖洗沉淀 物，至洗滌液pH為中性，在干燥箱中干燥，最后得到粉末狀樣品，研磨。
[0010] 所述鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管/聚噻吩的制備方法如下：將上述處理過(guò) 的鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管及無(wú)水FeC13加入到氯仿溶液的三口燒瓶中，超聲分散 2. 5-3. 5h，將噻吩單體的氯仿溶液逐滴滴入三口燒瓶中，攪拌反應(yīng)20-25h，用丙酮和蒸餾水 反復(fù)洗滌直至濾液變?yōu)闊o(wú)色為止，干燥一段時(shí)間。
[0011] 所制備的該復(fù)合吸波材料在1?40GHz內(nèi)反射率損失值低于-20dB的頻帶寬度達(dá) 7. 9?17. 9GHz，最小反射率損失值可達(dá)-40?-49dB。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：該復(fù)合材料微波吸收頻帶寬，材料密度小，吸收效率高，綜合性 能好；在軍事裝備的隱身技術(shù)、民用人體安全防護(hù)、通訊抗干擾和電子信息保密等領(lǐng)域?qū)l(fā) 揮重要作用。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡 是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014] 1、碳納米管的預(yù)處理 稱(chēng)取碳納米管〇. 6g，在520°C (馬弗爐)煅燒2h。然后將其加入裝有濃硫酸與濃硝酸的 混合溶液的燒杯中，V(H2S04)為3mL，V(HN03)為lmL。超聲分散（30°C水浴)30min，于80°C 下水浴加熱攪拌2h。冷卻后，加蒸餾水稀釋至25mL，室溫下密封保存。
[0015] 2、鎳銅鋅鐵氧體的制備 稱(chēng)取六水硝酸鎳[Ni(N03)26H20]質(zhì)量為0.6332g、六水硝酸鋅[Zn(N03)26H20]質(zhì)量 為0. 6362g、六水硝酸銅[Cu(N03)26H20]質(zhì)量為1. 7910g、九水硝酸鐵[Fe(N03)39H20]質(zhì) 量為8. 0964g，加蒸餾水稀釋至100mL，攪拌，將稱(chēng)量好的Fe (N0) 3 · 9H20、Ni (N0) 2 · 6H20、 Cu(N0)2 · 6H20、Zn(N0)2 · 6H20依次加入，不斷攪拌將其溶解，移入三口燒瓶，超聲分散同 時(shí)用攪拌器攪拌lh，繼續(xù)超聲分散和攪拌，同時(shí)用6 mol/L的氫氧化鈉（NaOH)溶液滴定 至pH值為12(注意該過(guò)程應(yīng)控制滴加速度)。滴定完成后，將混合液移入水熱反應(yīng)釜中，反 應(yīng)體系置于ll〇°C的溫度下，反應(yīng)12 h，反應(yīng)完全且待體系冷卻至室溫后，倒去上層清液， 分別用蒸餾水和丙酮沖洗沉淀物(每次約加入10mL，利用磁鐵將產(chǎn)物沉淀后將上層清液倒
【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征是制備方法步驟如下： (1) 樣品的制備：先采用水熱合成法制備鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管，再用原位聚合 法制備出鎳銅鋅鐵氧體包覆碳納米管/聚噻吩復(fù)合材料； (2) 結(jié)構(gòu)表征：采用XRD、SEM和FTIR手段對(duì)鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管以及復(fù)合材 料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并研究鎳銅鋅鐵氧體與碳納米管的質(zhì)量比對(duì)包覆后碳管尺寸的影響， 分析鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管與聚噻吩之間的相互作用； (3) 性能測(cè)試：①用樣品振動(dòng)磁強(qiáng)計(jì)對(duì)鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管以及復(fù)合材料的 磁性能進(jìn)行測(cè)試，從理論上分析鐵氧體與碳納米管質(zhì)量比對(duì)復(fù)合材料磁性的影響；②用四 探針電導(dǎo)儀對(duì)鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納米管及其與聚噻吩的復(fù)合材料的電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)試， 分析鎳銅鋅鐵氧體、碳納米管、聚噻吩三者之間的質(zhì)量比對(duì)電導(dǎo)率的影響，并從理論上分析 其原因；③采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試鎳銅鋅鐵氧體包覆碳納米管/聚噻吩復(fù)合材料的吸波 性能，并從理論上分析其吸波機(jī)制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于：所述碳納米管 其預(yù)處理的步驟為：稱(chēng)取一小部分碳納米管，在480-550°C煅燒一段時(shí)間，然后將其加入裝 有濃硫酸與濃硝酸的混合溶液的燒杯中，超聲分散20-40min，于60-100°C水浴加熱攪拌 1. 5-2. 5h，冷卻后，加蒸餾水稀釋?zhuān)覝叵旅芊獗４妗?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于：所述鎳銅鋅鐵 氧體其制備方法為：稱(chēng)取一定重量比的六水硝酸鎳、六水硝酸鋅、六水硝酸銅、九水硝酸鐵， 加蒸餾水稀釋上述物質(zhì)攪拌溶解，移入三口燒瓶，超聲分散同時(shí)用攪拌器攪拌〇. 5-1. 5h，同 時(shí)用氫氧化鈉溶液滴定至pH值為堿性；滴定完成后，將混合液移入水熱反應(yīng)荃中，反應(yīng)體 系置于110°C -120°C的溫度下，反應(yīng)10_12h，反應(yīng)完全且待體系冷卻至室溫后，倒去上層清 液，分別用蒸餾水和丙酮沖洗沉淀物，至洗滌液pH為中性，在干燥箱中干燥，最后得到粉末 狀樣品，研磨。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于：所述鎳銅鋅鐵 氧體包覆碳納米管的制備方法如下：稱(chēng)取一定重量比的六水硝酸鎳、六水硝酸鋅、六水硝酸 銅、九水硝酸鐵，將預(yù)處理的碳納米管質(zhì)量比為1%_3%滴加氫氧化鈉溶液至中性，再加蒸餾 水稀釋攪拌；將上述物質(zhì)依次加入不斷攪拌將其溶解，移入三口燒瓶，超聲分散同時(shí)用攪拌 器攪拌0. 5-1. 5h，同時(shí)用氫氧化鈉溶液滴定至pH值為堿性，滴定完成后，將混合液移入水 熱反應(yīng)釜中，反應(yīng)體系置于ll〇°C -120°C的溫度下，反應(yīng)10-12h，反應(yīng)完全且待體系冷卻 至室溫后，倒去上層清液，分別用蒸餾水和丙酮沖洗沉淀物，至洗滌液pH為中性，在干燥箱 中干燥，最后得到粉末狀樣品，研磨。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合吸波材料的制備方法，其特征在于：所述鎳銅鋅鐵 氧體包覆的碳納米管/聚噻吩的制備方法如下：將上述處理過(guò)的鎳銅鋅鐵氧體包覆的碳納 米管及無(wú)水FeC13加入到氯仿溶液的三口燒瓶中，超聲分散2. 5-3. 5h，將噻吩單體的氯仿 溶液逐滴滴入三口燒瓶中，攪拌反應(yīng)20-25h，用丙酮和蒸餾水反復(fù)洗滌直至濾液變?yōu)闊o(wú)色 為止，干燥一段時(shí)間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合吸波材料的制備方法，所述的該復(fù)合吸波材料在 1?40GHz內(nèi)反射率損失值低于-20dB的頻帶寬度達(dá)7. 9?17. 9GHz，最小反射率損失值可 達(dá) _4〇 ?_49dB。
【文檔編號(hào)】C04B35/26GK104098874SQ201410290233
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】劉啟明, 謝宇, 陳鈺, 康麗, 王政楠, 李小祥, 王灝, 朱濤 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)