CN101179921B - 一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法 - Google Patents
一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101179921B CN101179921B CN200610097444A CN200610097444A CN101179921B CN 101179921 B CN101179921 B CN 101179921B CN 200610097444 A CN200610097444 A CN 200610097444A CN 200610097444 A CN200610097444 A CN 200610097444A CN 101179921 B CN101179921 B CN 101179921B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- magnetic metal
- composite material
- nanometer magnetic
- electromagnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 title claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 45
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 3
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 3
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 3
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 201000004384 Alopecia Diseases 0.000 description 1
- 206010008479 Chest Pain Diseases 0.000 description 1
- 101710151559 Crystal protein Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 206010019233 Headaches Diseases 0.000 description 1
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 206010033557 Palpitations Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000360 alopecia Toxicity 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 208000006218 bradycardia Diseases 0.000 description 1
- 230000036471 bradycardia Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 208000002173 dizziness Diseases 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000004079 fireproofing Methods 0.000 description 1
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 231100000869 headache Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical group 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 208000032839 leukemia Diseases 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004630 mental health Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- -1 metals salt Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- BMGNSKKZFQMGDH-FDGPNNRMSA-L nickel(2+);(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound [Ni+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O BMGNSKKZFQMGDH-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- DOLZKNFSRCEOFV-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);oxalate Chemical compound [Ni+2].[O-]C(=O)C([O-])=O DOLZKNFSRCEOFV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001850 reproductive effect Effects 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000036299 sexual function Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法，属电磁屏蔽材料相关领域；将膨胀石墨与磁性金属的前驱物溶液混合搅拌均匀，蒸发溶剂后烘干，所得混合物在还原性气氛中于300℃-1000℃处理，用普通氮气钝化并冷却至室温，得到膨胀石墨与磁性纳米金属的复合材料，二者相对含量可调。该复合材料质地轻，电磁性质优良，且可压制成所需的各种形状。该材料在300kHz-1.5GHz范围内电磁屏蔽效能优异，达到70-105dB，磁性金属的加入改善了膨胀石墨在低频波段的电磁屏蔽效能。该方法简单高效，适合大量制备，所得产品有望在航空航天，军事，电子电器产品上得到应用。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法。
二、背景技术：
随着电子、电气、通讯及信息产业的高速发展与日常生活中计算机、手机的大量普及使用，人类生存环境中存在愈来愈严重的电磁波辐射。研究发现：电磁辐射不仅对电子器件有干扰，也对人体产生危害；近二十年来，癌症、白血病等疾病发病率的提高与电磁辐射的增加有一定的关系，电磁波污染已成为一个越来越严重的社会问题。
电磁波辐射危害主要来自三个方面：1、电磁干扰(EMI，electromagnetic interference)，主要是影响各种电子设备的正常运行，产生各种信号错误，造成严重损失；有报导称手机的大功率发射台发出的电磁信号，曾干扰并影响了飞机的正常起降，国外更有报道称手机信号干扰使仪表显示错误，造成某国核电站突然自行停止运转。有人估计，1998年全世界电子电气设备由于电磁干扰发生故障，每年所造成的经济损失达5亿美元以上，这种损失呈快速上升趋势。2、电磁信息会泄漏机密，会严重影响到企业利益以及国家政治、经济、军事等的安全问题；据报导，某国的设备可接收并显示1000米以外普通计算机上的信息。现代战争中电子设备高度密集，使得防信息泄密成为作战取胜的重要保证。3、电磁环境污染是除工业三废之外的第四大公害，对人体、生物体造成一定的危害；已有证据表明：人体长期处于电磁波辐射环境中，将严重损害身心健康，影响正常生活秩序。科学研究证明：电磁波通过把能量传递给生物体中的水分子，可导致体内温度异常升高、中枢神经功能失调，严重的出现头昏头痛、记忆力减退以及胸闷心悸、心动过缓或过速、血压下降或升高、生殖功能和性功能下降、脱发等现象。电磁波还会干扰视网膜电位，使其细胞的结构排列发生变化，导致晶状体混浊，严重的会使晶体蛋白质凝固并伴有酶系统的代谢障碍。国内一些城市的电磁污染调查显示：某些广播电视台周围的电磁场强度水平近10年来增加了1000倍以上，电磁场强度大大超过国际规定的公众防护标准(10v/m)。据统计，我国手机使用量已超过1亿部，而目前手机的电磁波辐射剂量已超过国家对人体电磁辐射安全标准的15倍。
可见，电磁辐射产生的电磁干扰影响了电子产品的性能以及信息产业的健康有序发展，产生的电磁污染对人类及其它生物体造成了比较严重的危害，引起的电磁信息泄密对国家政治、军事以及经济信息的安全带来了较大的危害，特别是在全球局势复杂化、现代战争电子化、经济发展信息化的情况下，信息的保密安全问题更加重要。因此迫切需要对电磁辐射进行系统治理。目前，国际组织及各国政府、科研界等对如何预防电磁波干扰给予了高度重视，并制定了严格的法规来限制电磁波辐射容量。如美国在1983年前后实施了FCC标准与“Tempest”技术标准。国际无线电抗干扰特别委员会(CISPR)制定出供各国参照的抗电磁波干扰的国际标准和试验方法，日本1988年的VCCI法规等。
就我国而言，已经制定了《环境电磁波卫生标准》GB7195-88，《电磁辐射防护规定》GB8702-88等.国家环保总局也已正式将电磁辐射作为重要的环境污染要素，1998年在全国范围内开展了电磁辐射环境污染的调查，并将针对广播电视、通讯、交通、电力等电磁辐射设备进行大规模的的电磁环境治理.同时，世界先进发达国家对电子、信息产品的电磁兼容性能要求逐渐严格，使得我国的电子、信息产品要参与国际化的竞争，必须进行电磁兼容设计，进行电磁屏蔽处理.以上这些因素必将导致电磁屏蔽材料需要量的不断增加.
传统的EMI屏蔽材料为Cu、Ag、Fe、Ni等金属材料，这方面的文献和专利很多，这些材料有高的电导率和优良的力学性能，但其密度大，有易腐蚀、不易加工等缺点，局限性较大。另一类研究较多的电磁屏蔽材料是导电高分子，主要有两种，一种是电磁屏蔽涂料，这种材料施工容易，成本低，但电磁屏蔽性能相对较差，且不稳定，容易剥落。另外一种现今研究很热门的是结构型复合导电高分子，它一出现就得到了快速发展，相对金属而言这类材料具有使用方便、质量轻、易加工成型等优点，有很好的潜在优势，其主要缺点是导电性能较低，屏蔽效能一般。
目前的研究主要集中在提高材料的导电性能和吸波性能从而增强电磁屏蔽效果，而在导电组分中添加吸波组分的研究较少，主要添加金属粉体、铁氧体、碳化硅、金属纤维等吸波组分，这种方法除了可以提高材料总的电磁屏蔽性能以外，还可以增加电磁波吸收，减少反射，扩大应用范围。有关炭素材料用于电磁屏蔽材料的文献与专利不少，特别是最近几年使用纳米碳纤维以及纳米碳管的研究较多，在这些研究中采取的基本方法是，将碳材料作为导电填料加入到高分子基体中，制备导电复合材料，显然，这种材料的导电性能比碳材料本身低得多。
从电磁屏蔽的原理上讲，为在较宽广的频率范围内都有好的屏蔽作用，屏蔽材料应具备高得电导率与磁导率，因此，由高电导率与高磁导率材料构筑的复合材料有可能成为性能优良的电磁屏蔽材料。石墨是碳材料中导电性能最好的一种，其线性电导率约为105-104S/cm。天然鳞片石墨经插层处理可得石墨层间插层化合物，该插层化合物经高温快速膨胀处理可得膨胀石墨(蠕虫石墨)。膨胀石墨有很大的孔容及相对较大的比表面积，可以在其中容纳大量磁性纳米金属，膨胀石墨本身具有较高的电导率，与纳米磁性金属一起构成的复合材料具有优良的导电、导磁性，因此具有较好的电磁屏蔽性能。这种材料还具有良好的成型性能，无需添加任何高分子就可以在高压下模压成各种类型的型材，例如片材。Chung(Carbon 33(1996)1293-1294)发现用膨胀石墨制得的柔性石墨具有很好的电磁屏蔽性能，在1-2GHz范围内电磁屏蔽效能达到130dB。此外，膨胀石墨具有良好的热和化学稳定性，以及低的热膨胀系数。由于膨胀石墨是反磁性的，它的相对磁导率为1，因此其电磁屏蔽性能主要来自于电磁波的导电性反射，故在较低频率时其电磁屏蔽性能较差，而且不适合某些不能反射电磁波的场合。
为了提高和改善石墨的电磁屏蔽性能，一般是在其中加入一些其它吸收电磁波的物质，如磁性物质等.但由于膨胀石墨松装密度很低，加之它疏水亲油，很难用常规的方法将添加物均匀地分散到石墨基体中去.专利WO9910598-A1介绍了一种湿法将纤维添加到石墨中去的方法，该方法首先将膨胀石墨预压成样品，而后浸入有添加物的悬浊液中吸附添加物，取出烘干后再压制成所需样品，方法比较复杂，且不能保证吸附物在石墨中较好地分散.专利CN1395466A介绍了一种用机械和溶液溶解方法混合金属前驱物与可膨胀石墨、而后膨胀制备有磁性颗粒的电磁屏蔽材料的方法，电磁屏蔽效能在0.1-3GHz范围内达到30-80dB.该方法不易控制材料的磁性物质的含量和种类，电磁屏蔽效能一般，适用范围受限.Vovchenko等(Journal of Physics and Chemistry of Solids 65(2004)171-175)介绍了一种在膨胀石墨基体上负载纳米金属颗粒的方法，但负载前还需用酸处理膨胀石墨，方法较复杂，实用性受限。
三、发明内容
本发明用热解法制备膨胀石墨负载纳米金属颗粒的石墨基磁性纳米金属复合材料，其目的在于公开一种纳米金属或合金含量大、范围可控、操作简单、可大规模制备轻质石墨基纳米金属复合材料的技术方案。
本发明的技术方案是：
一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将膨胀石墨或柔性石墨与磁性金属的前驱物溶液混合搅拌均匀，蒸发溶剂后烘干；
(2)所得混合物在300℃-1000℃还原性气氛中恒温0-10h，在氧气含量为0.1-1％(体积分数)的普通氮气中冷却至室温，得到石墨与纳米磁性金属的复合材料，其中保护性冷却气氛(N2)中必须含有少量O2，起着在纳米金属颗粒表面生成氧化物薄层的作用(钝化)，防止纳米金属颗粒的深度氧化；
(3)将复合材料压制成所需形状即可得产品。
按照具体方案，所述磁性金属的前驱物为铁、钴、镍的二茂盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化物中的一种或数种。所述溶剂为乙醇、丙醇、丙酮、乙醚中的一种或数种。所述还原气氛为含氢气、一氧化碳(体积分数为1-100％)或者它们的混合物。所述石墨与磁性纳米金属的复合材料中金属质量分数为1-60％。
本发明涉及一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基磁性纳米复合材料的制备方法，其优点在于：
(1)在有机溶剂中溶解金属盐类，加入膨胀石墨，搅拌分散均匀，水浴蒸发溶剂，干燥后在还原性气氛中热处理，冷却后取出即得样品。
(2)制备方法简单，实现了此种纳米复合材料的大规模制备，所得材料中金属颗粒均匀、金属物相单一、含量在大范围内可调，产品在空气中稳定。
(3)复合材料可以直接模压成各种形状或者作为粉体材料添加到其它复合材料中去。复合材料具有良好的导电性和较小的密度，磁性纳米金属颗粒的加入使得复合材料拥有了良好的磁性质。
(4)复合材料具有良好的导电性和磁性能，电磁屏蔽效能有了明显的提高，特别是改善了膨胀石墨在低频波段的电磁屏蔽效能。
本发明涉及石墨基磁性纳米金属复合材料的制备方法，其用途在于可利用本方法制备出大量的、金属颗粒均匀、物相单一的石墨基磁性纳米复合材料。这种材料具有优良的磁性与导电性，有望用于电磁屏蔽、智能导弹包装材料、红外吸收材料、摩擦材料以及阻燃材料等。
附图说明：
图1典型的石墨基磁性纳米金属复合材料透射电子显微镜(TEM)照片
图2典型的石墨基磁性纳米金属复合材料扫描电子显微镜(SEM)照片
图3典型的石墨基磁性纳米金属复合材料X射线衍射(XRD)图谱
图4典型的石墨基磁性纳米金属复合材料磁性质(震动磁强计测定磁滞回线)
图5膨胀石墨的电磁屏蔽效能以及典型的石墨基磁性纳米金属复合材料的电磁屏蔽效能
四、具体实施方式：
为了更好地说明本发明，附实施例如下。需要强调的是，实施例并不意味着本发明的范围限制在实施例叙述的条件内，实施例的目的是进一步阐述本发明的内容及其可行性。
实施例1：
(1)将21.23g硝酸镍溶解于250ml乙醇，加入10g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品。
(2)所得固体混合物在氢气与氮气的混合气体(氢气体积分数1％)中于300℃处理10h，用氧气含量为0.1％(体积分数)的普通氮气钝化样品并将其冷却至室温，得到石墨与纳米金属镍的复合材料，其中金属镍质量含量为30％。
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成厚度为0.5mm的片状样品。
实施例2：
(1)将10.03g氯化钴溶解于150ml丙酮，加入10g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品。
(2)所得固体混合物在一氧化碳气氛中于400℃处理6h，用氧气含量为1％(体积分数)的普通氮气钝化样品并将其冷却至室温，得到石墨与纳米金属镍的复合材料，其中金属镍质量含量为20％。
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成片状。
实施例3：
(1)将27.8g硝酸铁溶解于300ml乙醚，加入10g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品。
(2)所得固体混合物在氢气与氮气混合气体(V/V＝1/1)气氛中于600℃处理8h，用氧气含量为0.5％(体积分数)的普通氮气钝化样品并将其冷却至室温，得到石墨与纳米金属铁的复合材料，其中金属铁质量含量为40％。
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成片状。
实施例4：
(1)将1.75g二茂铁溶解于100ml丙醇，加入10g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品
(2)所得固体混合物在氢气与一氧化碳混合气体(V/V＝1/1)气氛中于300℃处理2h，用氧气含量为0.1％(体积分数)的普通氮气钝化冷却至室温，取出后得到石墨与纳米金属铁的复合材料；其中金属铁质量含量为5％.
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成片状。
实施例5：
(1)将0.43g醋酸镍溶解于100ml乙醇，加入10g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品。
(2)所得固体混合物在氢气气氛中于1000℃处理0h，用用氧气含量为0.1％(体积分数)的普通氮气钝化冷却至室温，取出后得到石墨与纳米金属镍的复合材料：其中金属镍质量含量为1％。
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成片状。
实施例6：
(1)将46.73g草酸镍溶解于500ml乙醇和丙醇(V/V＝1/1)混合溶剂中，加入10g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品。
(2)所得固体混合物在氢气与氮气混合气体(V＝1/1)气氛中于500℃处理3h，用氧气含量为0.1％(体积分数)的普通氮气钝化冷却至室温，取出后得到石墨与纳米金属镍的复合材料，其中金属镍质量含量为60％。
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成片状。
实施例7：
(1)将4.9g乙酰丙酮镍溶解于100ml乙醇，加入10g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品。
(2)所得固体混合物在氢气与氮气混合气体(V/V＝1/1)气氛中于350℃处理0.5h，用氧气含量为0.1％(体积分数)的普通氮气钝化冷却至室温，取出后得到石墨与纳米金属镍的复合材料，其中金属镍质量含量为10％。
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成片状。
实施例8：
(1)将15.90g醋酸镍和3.14g硝酸铁溶解于200ml乙醇，加入12.5g膨胀石墨，搅拌均匀，水浴蒸发溶剂，烘干样品。
(2)所得固体混合物在氢气气氛中于450℃处理1h，用氧气含量为0.1％(体积分数)的普通氮气钝化冷却至室温，得到石墨与纳米金属镍的复合材料；其中金属镍与铁质量含量为25％，二者质量比为9/1。
(3)复合材料可压制成所需的各种形状，在本实施例中被压制成片状。
Claims (6)
1.一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将膨胀石墨或柔性石墨与纳米磁性金属的前驱物溶液混合搅拌均匀，蒸发溶剂后烘干；
(2)所得混合物在还原性气氛中于300℃-1000℃维持1-10h，用氧气含量为0.1-1％(体积分数)的普通氮气钝化冷却至室温，取出后得到石墨与纳米磁性金属的复合材料；
(3)将复合材料压制成所需形状即可得产品。
2.按照权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)所述纳米磁性金属的前驱物为金属元素铁、钴、镍的二茂盐、乙酰丙酮盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、氯化物中的一种或数种。
3.按照权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)所述溶剂为乙醇、丙醇、丙酮、乙醚中的一种或数种。
4.按照权利要求1所述方法，其特征在于步骤(2)所述还原气氛为氢气、一氧化碳或者它们的混合物。
5.按照权利要求1所述方法，其特征在于步骤(2)所述石墨与纳米磁性金属的复合材料中纳米磁性金属的质量分数为1-60％。
6.按照权利要求1所述方法，其特征在于所述石墨与纳米磁性金属的复合材料能用于电磁屏蔽材料领域。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610097444A CN101179921B (zh) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | 一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200610097444A CN101179921B (zh) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | 一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101179921A CN101179921A (zh) | 2008-05-14 |
| CN101179921B true CN101179921B (zh) | 2010-05-12 |
Family
ID=39405950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200610097444A Expired - Fee Related CN101179921B (zh) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | 一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101179921B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115109369A (zh) * | 2021-03-22 | 2022-09-27 | 南开大学 | 复合材料、其制备方法及用途 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513547A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-27 | 南京大学 | 一种抗信息泄漏材料的制法及其制备的纳米金属/膨胀石墨抗信息泄漏材料 |
| US20140225039A1 (en) * | 2013-02-11 | 2014-08-14 | Industrial Technology Research Institute | Radiation shielding composite material including radiation absorbing material and method for preparing the same |
| CN103578678A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-12 | 南京工程学院 | 一种磁性铁基石墨插层化合物及制备方法 |
| CN103881139B (zh) * | 2014-03-10 | 2016-10-19 | 高碑店市顺新化工有限公司 | 一种多功能石墨层间化合物及其制备方法及应用 |
| US10899624B2 (en) | 2014-05-01 | 2021-01-26 | Rmit University | Graphene production process |
| CN105082313B (zh) * | 2015-08-05 | 2017-05-24 | 广西大学 | 具有电磁屏蔽功能的复合人造板及其制备方法 |
| CN105082314B (zh) * | 2015-08-05 | 2017-05-24 | 广西大学 | 具有电磁屏蔽功能的复合纤维板及其制备方法 |
| CN109837062A (zh) * | 2017-11-27 | 2019-06-04 | 洛阳尖端技术研究院 | 一种吸波剂及其制备方法 |
| CN107934945B (zh) * | 2017-12-07 | 2020-12-18 | 西南交通大学 | 一种利用铁盐气相插层和微波技术制备磁性石墨烯的方法 |
| CN109233742B (zh) * | 2018-09-26 | 2022-03-29 | 中国电子科技集团公司第三十三研究所 | 一种碳基复合吸波剂及其制备方法 |
| CN110776658B (zh) * | 2019-11-25 | 2022-06-21 | 西安工程大学 | 一种棉纤维基柔性碳复合薄膜及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1047780A (zh) * | 1989-05-24 | 1990-12-12 | 联合技术公司 | 具有用于导电结合的清洁、高导电表面的复合电磁干扰屏蔽材料 |
| CN1379154A (zh) * | 2001-04-02 | 2002-11-13 | Ad－技术株式会社 | 用于屏蔽电磁波的壁纸 |
| CN1395466A (zh) * | 2002-07-12 | 2003-02-05 | 清华大学 | 一种用于电磁屏蔽的石墨基复合材料的制备方法 |
-
2006
- 2006-11-09 CN CN200610097444A patent/CN101179921B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1047780A (zh) * | 1989-05-24 | 1990-12-12 | 联合技术公司 | 具有用于导电结合的清洁、高导电表面的复合电磁干扰屏蔽材料 |
| CN1379154A (zh) * | 2001-04-02 | 2002-11-13 | Ad－技术株式会社 | 用于屏蔽电磁波的壁纸 |
| CN1395466A (zh) * | 2002-07-12 | 2003-02-05 | 清华大学 | 一种用于电磁屏蔽的石墨基复合材料的制备方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115109369A (zh) * | 2021-03-22 | 2022-09-27 | 南开大学 | 复合材料、其制备方法及用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101179921A (zh) | 2008-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101179921B (zh) | 一种用于电磁屏蔽的轻质石墨基纳米磁性金属复合材料的制备方法 | |
| Wang et al. | Rational construction of hierarchical Co@ C@ NPC nanocomposites derived from bimetallic hybrid ZIFs/biomass for boosting the microwave absorption | |
| Zhang et al. | Light-weight and low-cost electromagnetic wave absorbers with high performances based on biomass-derived reduced graphene oxides | |
| Huang et al. | Hollow N-doped carbon polyhedra embedded Co and Mo2C nanoparticles for high-efficiency and wideband microwave absorption | |
| Wang et al. | Fabrication of biomass-derived carbon decorated with NiFe2O4 particles for broadband and strong microwave absorption | |
| Di et al. | Wheat flour-derived nanoporous carbon@ ZnFe2O4 hierarchical composite as an outstanding microwave absorber | |
| Li et al. | Synthesis and enhanced electromagnetic wave absorption performances of Fe3O4@ C decorated walnut shell-derived porous carbon | |
| Zhu et al. | Cu/NC@ Co/NC composites derived from core-shell Cu-MOF@ Co-MOF and their electromagnetic wave absorption properties | |
| Zhang et al. | ZnFe2O4 nanospheres decorated residual carbon from coal gasification fine slag as an ultra-thin microwave absorber | |
| Chen et al. | Interfacial and defect polarization in MXene-like laminated spinel for electromagnetic wave absorption application | |
| Li et al. | In situ synthesis of CoFe2O4 nanocrystals decorated in mesoporous carbon nanofibers with enhanced electromagnetic performance | |
| Yang et al. | Efficient electromagnetic wave absorption by SiC/Ni/NiO/C nanocomposites | |
| Yu et al. | MWCNT/NiO-Fe3O4 hybrid nanotubes for efficient electromagnetic wave absorption | |
| Jinxiao et al. | An Ni–Co bimetallic MOF-derived hierarchical CNT/CoO/Ni2O3 composite for electromagnetic wave absorption | |
| Bateer et al. | Ni2P nanocrystals coated on carbon nanotubes as enhanced lightweight electromagnetic wave absorbers | |
| Xu et al. | The preparation of carbonized silk cocoon-Co-graphene composite and its enhanced electromagnetic interference shielding performance | |
| Li et al. | Leaf-like Fe/C composite assembled by iron veins interpenetrated into amorphous carbon lamina for high-performance microwave absorption | |
| Wang et al. | Construction of string-bead-like spatial conductive network derived from CoFe Prussian blue analogue and carbon nanotube composite for excellent electromagnetic wave absorption | |
| Kazmi et al. | PVDF/CFO-anchored CNTs ternary composite system with enhanced EMI shielding and EMW absorption properties | |
| CN109233741A (zh) | 一种三维碳网络负载铁酸钴纳米颗粒复合吸波剂的制备方法 | |
| CN105315963A (zh) | 电磁屏蔽材料与其纳米复合材料及它们的制备方法 | |
| Huang et al. | Conductive substrates-based component tailoring via thermal conversion of metal organic framework for enhanced microwave absorption performances | |
| Pang et al. | Facile synthesis of a hierarchical multi-layered CNT-NiFe2O4@ MnO2 composite with enhanced microwave absorbing performance | |
| Pan et al. | Constructing two-dimensional lamellar monometallic carbon nanocomposites by sodium chloride hard template for lightweight microwave scattering and absorption | |
| Jiang et al. | 3D hierarchical porous composites based on natural loofahs/cobalt nanoparticles/graphene oxide with efficient electromagnetic interference shielding performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100512 Termination date: 20101109 |