CN107815065A - 一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料 - Google Patents

一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料，该多元复合吸波材料由基底材料和填料混炼得到，所述基底为镁酚醛树脂；所述填料包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料、氧化锡纳米颗粒、纳米钛合金、沸石粉、重晶石粉、羰基铁粉、碳纳米管。

Description

一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料
技术领域
本发明涉及电磁波吸波材料技术领域，尤其涉及一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料。
背景技术
随着科技水平的不断提升，电子信息化的不断发展，电磁波在给人们带来便利的同时，也造成了很严重的电磁污染。电子设备需要电磁波进行通信，然而，电磁波也对电子设备的正常运行造成影响，严重干扰着雷达、广播等的信号传播，给人类的日常生活环境带来很大的不安全因素。因此，不断提高现有吸波材料的吸波性能具有现实意义。除了优良的吸波性能外，质量轻、热稳定性好、吸收频带宽、抗腐蚀能力强都是理想吸波材料需要具备的条件。
而现有技术中，单纯的磁损耗或介电损耗型吸波材料都存在密度大、温度稳定性差、频带窄等缺点，将其复合是一种解决上述问题的重要途径。
发明内容
本发明旨在提供一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料，将所述多元复合吸波材料涂覆在目标物体表面，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料，
一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料，该多元复合吸波材料由基底材料和填料混炼得到，所述基底为镁酚醛树脂；其特征在于，所述填料包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料、氧化锡纳米颗粒、纳米钛合金、沸石粉、重晶石粉、羰基铁粉、碳纳米管。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明的多元复合吸波材料由基底材料和填料混炼得到，其中填料中包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料、氧化锡纳米颗粒、纳米钛合金、沸石粉、重晶石粉、羰基铁粉、碳纳米管，通过上述填料协同作用，使得该复合吸波材料具有质量轻、热稳定性好、吸收频带宽、抗腐蚀能力强的优点。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明所述聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料的制备流程示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明的实施例涉及一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料，该多元复合吸波材料由基底材料和填料混炼得到，其中，所述基底为镁酚醛树脂，所述填料包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料、氧化锡纳米颗粒、纳米钛合金、沸石粉、重晶石粉、羰基铁粉、碳纳米管，其中，所述吸波材料中各填料的重量百分数为：聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料14～18％、氧化锡纳米颗粒7～13％、纳米钛合金9～11％、沸石粉4～9％、重晶石粉3～5％、羰基铁粉4～7％、碳纳米管6～9％，余量为镁酚醛树脂基底。
上述所述填料中，包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料，该复合纳米材料中，聚苯胺为纳米片状结构，表面覆盖有镍铜铁氧体纳米颗粒，构成复合纳米材料。
铁氧体是一种传统的吸波材料，镍是一种常用的磁性金属粉，但是，铁氧体和实心镍粉的密度较大这一缺点限制了其应用，在传统的技术方案中，通常是在空心微珠表面包覆具有吸波性能的涂层，来达到降低吸波材料密度的目的，然而，由于空心微珠本身并没有吸波性能，空心微珠基复合吸波材料的吸波性能难以进一步提高，而本发明技术方案中，将镍铜铁氧体纳米颗粒与聚苯胺纳米片结合。
聚苯胺是一种重要的导电高分子材料，其具有的半导体性能也使其具有微波损耗特性，聚苯胺与铁氧体材料具有不同的吸波特性，将聚苯胺与铁氧体复合，会使复合材料具有有机/无机界面效应、纳米粒子特性，起到意料不到的有益效果，会使吸波材料的吸收频带加宽，同时能够有效降低复合材料的密度，满足对吸波材料轻质、宽频带吸波的要求。
优选地，所述镍铜铁氧体纳米颗粒粒径为500nm。
通过控制该镍铜铁氧体纳米颗粒的粒径为500nm，使得聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料对宽频带电磁波的吸收达到意料不到的技术效果。
本发明技术方案中，结合图1，上述聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料的制备过程为：
步骤1、制备聚苯胺纳米片
首先，将0.8ml苯胺单体和0.14M的H2SO4水溶液混合，超声，得混合溶液A，然后向所述混合溶液A中加入15ml含有0.9g过硫酸铵的水溶液，超声，得混合溶液B，然后将混合溶液B在5℃水中静置2天，离心过滤，将过滤产物清洗干净后得聚苯胺纳米片；
步骤2、制备聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料
配置摩尔比2:2:1:1的CuSO4·5H2O、NiSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、Fe SO4·6H2O的水溶液100ml，然后向其中加入上述得到的聚苯胺纳米片5.7g，磁力搅拌1h，接着缓慢加入NaOH水溶液，直至混合溶液的pH值达到11，然后将混合溶液倒入反应釜中，在180℃下保持10h，将产物用去离子水和乙醇离心清洗，干燥后得聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料。
上述所述填料中，包括氧化锡纳米颗粒，氧化锡是一种良好的透明导电材料，为了提高其导电性和吸波性，常将其掺杂使用。本发明技术方案中，将氧化锡纳米颗粒作为填料使用，并通过控制该氧化锡纳米颗粒的粒径为100nm，起到了意料不到的技术效果，使得吸波材料在发挥吸波性的同时，具有良好的耐高温性能，在较高的温度下仍能保持一定的吸波性能，提高其抗热冲击能力。
上述所述填料中，包括纳米钛合金，所述纳米钛合金的粒径为150nm，
优选地，所述纳米钛合金为纳米钛镍合金。
钛具有很好的抗腐蚀能力，本发明技术方案中，将纳米钛合金作为填料使用，其表面能与有机树脂键合而形成致密的立体网络结构，进而使得本发明吸波材料具有超强的耐腐蚀功能。
实施例1
本实施方式所述的一种多元复合吸波材料，该多元复合吸波材料由基底材料和填料混炼得到，其中，所述基底为镁酚醛树脂，所述填料包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料、氧化锡纳米颗粒、纳米钛合金、沸石粉、重晶石粉、羰基铁粉、碳纳米管，其中，所述吸波材料中各填料的重量百分数为：聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料14％、氧化锡纳米颗粒7％、纳米钛合金9％、沸石粉4％、重晶石粉3％、羰基铁粉4％、碳纳米管6％，余量为镁酚醛树脂基底。
上述所述聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料中，聚苯胺为纳米片状结构，表面覆盖有镍铜铁氧体纳米颗粒，构成复合纳米材料，所述镍铜铁氧体纳米颗粒粒径为500nm；
上述所述氧化锡纳米颗粒的粒径为100nm；
上述所述纳米钛合金为纳米钛镍合金，粒径为150nm；
本发明技术方案中，上述所述聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料的制备过程为：
步骤1、制备聚苯胺纳米片
首先，将0.8ml苯胺单体和0.14M的H2SO4水溶液混合，超声，得混合溶液A，然后向所述混合溶液A中加入15ml含有0.9g过硫酸铵的水溶液，超声，得混合溶液B，然后将混合溶液B在5℃水中静置2天，离心过滤，将过滤产物清洗干净后得聚苯胺纳米片；
步骤2、制备聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料
配置摩尔比2:2:1:1的CuSO4·5H2O、NiSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、Fe SO4·6H2O的水溶液100ml，然后向其中加入上述得到的聚苯胺纳米片5.7g，磁力搅拌1h，接着缓慢加入NaOH水溶液，直至混合溶液的pH值达到11，然后将混合溶液倒入反应釜中，在180℃下保持10h，将产物用去离子水和乙醇离心清洗，干燥后得聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料。
对照例1
本对照例在实施例1的基础上，不同之处在于：
所述吸波材料中各填料的重量百分数为：聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料18％、氧化锡纳米颗粒13％、纳米钛合金11％、沸石粉9％、重晶石粉5％、羰基铁粉7％、碳纳米管9％，余量为镁酚醛树脂基底。
对照例2
本对照例在实施例1的基础上，不同之处在于：
所述镍铜铁氧体纳米颗粒粒径为50nm。
对照例3
本对照例在实施例1的基础上，不同之处在于：
所述氧化锡纳米颗粒的粒径为30nm。
将上述填料和基底材料混合，混炼，再将混炼后混合物涂覆在50mm×50mm铝板上，固化后得本发明所述的多元复合吸波材料。
分别测量上述实施例和对照例中多元复合材料在4～18GHz频段内的反射损耗，如下表所示：
4(Hz) 6(Hz) 8(Hz) 10(Hz) 12(Hz) 14(Hz) 16(Hz) 18(Hz)
实施例1 -1.4dB -2.7dB -18.9dB -10.2dB -24.4dB -13.2dB -9.6dB -6.5dB
对照例1 -1.1dB -2.2dB -13.5dB -9.6dB -10.3dB -8.4dB -5.6dB -3.5dB
对照例2 -1.2dB -1.9dB -7.9dB -6.4dB -8.9dB -6.2dB -4.4dB -2.5dB
对照例3 -1.1dB -1.6dB -7.2dB -6.7dB -9.2dB -5.8dB -4.1dB -2.6dB
通过上表看到，实施例1中，该多元复合吸波材料在4～18GHz频段内具有两个吸收带中心位置，分别在8GHz和12GHz，最大吸收量为-24.4dB，而对照例1、2、3中，通过改变条件，该多元复合吸波材料在4～18GHz频段内的吸收量均出现下降，并且吸收峰并不明显，说明上述实施例1的技术方案取得了意料不到的技术效果。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于减少电磁波干扰的多元复合吸波材料，该多元复合吸波材料由基底材料和填料混炼得到，所述基底为镁酚醛树脂；其特征在于，所述填料包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料、氧化锡纳米颗粒、纳米钛合金、沸石粉、重晶石粉、羰基铁粉、碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的多元复合吸波材料，其特征在于，所述吸波材料中各填料的重量百分数为：聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料14～18％、氧化锡纳米颗粒7～13％、纳米钛合金9～11％、沸石粉4～9％、重晶石粉3～5％、羰基铁粉4～7％、碳纳米管6～9％，余量为镁酚醛树脂基底。
3.根据权利要求2所述的多元复合吸波材料，其特征在于，所述吸波材料中各填料的重量百分数为：聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料16％、氧化锡纳米颗粒11％、纳米钛合金9％、沸石粉7％、重晶石粉5％、羰基铁粉7％、碳纳米管8％，余量为镁酚醛树脂基底。
4.根据权利要求3所述的多元复合吸波材料，其特征在于，所述填料中，包括聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料，该复合纳米材料中，聚苯胺为纳米片状结构，表面覆盖有镍铜铁氧体纳米颗粒，构成复合纳米材料，
且，所述镍铜铁氧体纳米颗粒粒径为500nm。
5.根据权利要求4所述的多元复合吸波材料，其特征在于，所述聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料的制备过程为：
步骤1、制备聚苯胺纳米片
首先，将0.8ml苯胺单体和0.14M的H2SO4水溶液混合，超声，得混合溶液A，然后向所述混合溶液A中加入15ml含有0.9g过硫酸铵的水溶液，超声，得混合溶液B，然后将混合溶液B在5℃水中静置2天，离心过滤，将过滤产物清洗干净后得聚苯胺纳米片；
步骤2、制备聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料
配置摩尔比2:2:1:1的CuSO4·5H2O、NiSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、Fe SO4·6H2O的水溶液100ml，然后向其中加入上述得到的聚苯胺纳米片5.7g，磁力搅拌1h，接着缓慢加入NaOH水溶液，直至混合溶液的pH值达到11，然后将混合溶液倒入反应釜中，在180℃下保持10h，将产物用去离子水和乙醇离心清洗，干燥后得聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料。
6.根据权利要求3所述的多元复合吸波材料，其特征在于，所述氧化锡纳米颗粒的粒径为100nm。
7.根据权利要求3所述的多元复合吸波材料，其特征在于，所述填料中，包括纳米钛合金，所述纳米钛合金为纳米钛镍合金，粒径为150nm。
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