CN107868397A - 一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107868397A CN107868397A CN201610841307.3A CN201610841307A CN107868397A CN 107868397 A CN107868397 A CN 107868397A CN 201610841307 A CN201610841307 A CN 201610841307A CN 107868397 A CN107868397 A CN 107868397A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite
- weak negative
- preparation
- graphene
- epoxy resin
- 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.)
- Granted
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 description 4
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N iron yttrium Chemical compound [Fe].[Y] MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明属复合材料技术领域，特别涉及一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法。本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种工艺简便、制造成本低并适合工业化生产的制备方法，获得具有弱负介电、低频散的复合材料。本发明是通过以下方式实现的:一种具有弱负介电常数的复合材料，以环氧树脂为基体，石墨烯作为功能体，采用机械球磨和热压成型工艺，制备出石墨烯/环氧树脂复合材料。
Description
技术领域
本发明属复合材料技术领域，特别涉及一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法。
背景技术
介电常数ε和磁导率μ是表征材料电磁性能的两个基本物理参数。当介电常数和磁导率均为负值时，材料将表现出许多新颖的电磁性能，如逆多普勒效应、逆契伦科夫效应及负折射效应等，这些独特的性能使得材料在新型谐振器、微带天线、磁共振成像及无线电力传输等领域具有重要应用前景。
目前，对于双负性质的实现途径主要分为两种。一种是通过构造周期性结构阵列，利用谐振获得负的电磁性能。另一种是利用材料本征特性，通过调控材料物相组成、微观结构及外加电场来获得。阵列型双负材料的性能主要与结构单元的尺寸及排列方式有关，而与材料自身的物相组成和微观形貌无关，是一种有别于传统材料的人工电磁介质。由于其加工成本昂贵、制造困难且应用频段特定，因此限制了阵列型双负材料的应用。本征双负材料可调控性强、制备简便、应用频段宽，近年来成为新的研究热点。研究表明，通过在陶瓷相或聚合物中添加磁性金属颗粒，可以获得负介电常数和负磁导率。由于负磁导率主要通过磁性材料的磁共振进行实现，因此负磁导率的数值一般较小。另一方面，由于金属中自由电子浓度较高，使得材料的负介电常数绝对值太大，难以与磁导率数值匹配，从而造成阻抗匹配性较差，制约着其在微波吸收、电磁波衰减等领域上应用。
因此，如果能够获得具有弱负介电常数的材料，能够与负磁导率数值匹配，对于双负材料的制备、应用与发展具有重要的推动作用。
研究表明，材料中载流子浓度对材料的负介电性质产生重要影响。当载流子达到一定高的浓度时，材料会获得负的介电常数；如果载流子浓度过高，介电常数数值会很大。石墨烯是由单层碳原子紧密堆积形成的蜂窝状晶格结构的二维碳材料，具有优异的力、电、热、光性能，表现出独特的量子隧道效应、量子霍尔效应和巨磁阻效应。本发明以石墨烯为新的功能体，制备出具有弱的负介电常数的复合材料，在通讯、微波吸收及无线电力传输等应用领域，具有重要的研究价值和广阔的市场前景。。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种工艺简便、制造成本低并适合工业化生产的制备方法，获得具有弱负介电、低频散的复合材料。
本发明是通过以下方式实现的:
一种具有弱负介电常数的复合材料，以环氧树脂为基体，石墨烯作为功能体，采用机械球磨和热压成型工艺，制备出石墨烯/环氧树脂复合材料。具体工艺如下：（1）按照石墨烯/环氧树脂不同质量比，称量相应质量的粉体。（2）球磨。将称量好的上述粉体，放入球磨罐中，在室温下进行高能球磨。球磨时间为10小时，转速为300转/分钟。（3）过筛。将球磨好的粉体经研磨后过300目备用。（4）成型。将过筛后的混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后，放入模具中成型。成型压力为30 MPa，成型温度为120℃，压制成15mm×15mm的样品，用于介电性能测试。相对于现有技术成果，本发明有如下优点：（1）性能可调控性好。通过改变组分配比和工艺参数，可以有效实现复合材料介电性能的调控。（2）具有弱负介电、低频散的特性。相比于传统的金属基复合材料，石墨烯复合材料能够显著降低介电常数的数值，获得好的阻抗匹配，可以应用在电磁波吸收与屏蔽领域。（3）工艺简便，制造成本低，可以实现产品的批量化生产，具有很好的市场化前景。
具体实施方式
下面给出本发明的几个最佳实施例：实施例1（1）按照石墨烯和环氧树脂质量比为8:92，称量所需的粉体质量。（2）将上述粉体混合均匀，在行星式球磨机上进行高能球磨10小时。（3）将球磨后的粉体，过300目筛备用。（4）将过筛后的混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后放入模具中，进行热压成型。其中，成型压力为30 MPa，成型温度为120℃。（5）采用上述工艺制得的复合材料在100 MHz~1 GHz频段内，介电常数数值保持在-6左右。
实施例2（1）按照石墨烯和环氧树脂质量比为6:94，称量所需的粉体质量。（2）将上述粉体混合均匀，在行星式球磨机上进行高能球磨10小时。（3）将球磨后的粉体，过300目筛备用。（4）将过筛后的混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后放入模具中，进行热压成型。其中，成型压力为30 MPa，成型温度为120℃。（5）采用上述工艺制得的复合材料在50~200KHz频段内，介电常数数值保持在-8左右。
实施例3（1）以石墨烯为电功能体、钇铁石榴石为磁功能体、环氧树脂为基体，按照质量比为10:50:40，称量所需粉体的质量。（2）将上述粉体混合均匀，在行星式球磨机上进行高能球磨10小时。（3）将球磨后的粉体，过300目筛备用。（4）将过筛后的混合粉体加适量PVA粘结剂，搅拌均匀后放入模具中，进行热压成型。其中，成型压力为30 MPa，成型温度为120℃。（5）采用上述原料和工艺可以制得具有负介电常数和负磁导率的复合材料，实现双负性质。
Claims (1)
1.一种具有弱负介电常数的复合材料，以环氧树脂为基体，石墨烯作为功能体，采用机械球磨和热压成型工艺，制备出石墨烯/环氧树脂复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610841307.3A CN107868397B (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610841307.3A CN107868397B (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107868397A true CN107868397A (zh) | 2018-04-03 |
| CN107868397B CN107868397B (zh) | 2021-02-05 |
Family
ID=61750959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610841307.3A Active CN107868397B (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107868397B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108929542A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-04 | 上海海事大学 | 一种具有负介电常数的聚二甲基硅氧烷/石墨烯柔性复合薄膜及其制备方法 |
| CN110227396A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-09-13 | 同济大学 | 具有近零介电常数的石墨烯/聚烯烃弹性体微球制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101987908A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-03-23 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法 |
| US20110105293A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Usa As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration | Negative Dielectric Constant Material Based on Ion Conducting Materials |
| CN105647468A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-08 | 兰州天烁新能源有限公司 | 一种基于石墨烯的吸波材料及其制备方法 |
| CN105802123A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-07-27 | 山东大学 | 石墨烯、碳纳米管和酚醛树脂制备负介电常数材料的方法 |
-
2016
- 2016-09-23 CN CN201610841307.3A patent/CN107868397B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110105293A1 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Usa As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration | Negative Dielectric Constant Material Based on Ion Conducting Materials |
| CN101987908A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-03-23 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种石墨烯-环氧树脂复合材料的制备方法 |
| CN105647468A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-08 | 兰州天烁新能源有限公司 | 一种基于石墨烯的吸波材料及其制备方法 |
| CN105802123A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-07-27 | 山东大学 | 石墨烯、碳纳米管和酚醛树脂制备负介电常数材料的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| K. V. SREEKANTH ET AL.: ""Negative refraction in graphene-based hyperbolic metamaterials"", 《APPLIED PHYSICS LETTERS》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108929542A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-12-04 | 上海海事大学 | 一种具有负介电常数的聚二甲基硅氧烷/石墨烯柔性复合薄膜及其制备方法 |
| CN110227396A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-09-13 | 同济大学 | 具有近零介电常数的石墨烯/聚烯烃弹性体微球制备方法 |
| CN110227396B (zh) * | 2019-06-18 | 2022-04-05 | 同济大学 | 具有近零介电常数的石墨烯/聚烯烃弹性体微球制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107868397B (zh) | 2021-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102408202B (zh) | 一种微带天线复合基板材料及其制备方法 | |
| CN103627215B (zh) | 一种亚微米级硅微粉的制备方法 | |
| CN103304186A (zh) | 一种铁氧体基复合磁介天线基板材料及其制备方法 | |
| CN110128129A (zh) | 一种低损耗石榴石铁氧体材料的制备方法 | |
| CN105272245B (zh) | 一种采用反应烧结法制备低损耗锌锆铌系微波介质陶瓷 | |
| CN103771882B (zh) | 永磁铁氧体及其制造方法和超薄永磁铁氧体磁瓦 | |
| Liu et al. | Multi-morphology composite: Particle & petal-shaped ZnFe2O4/flower-shaped ZnO@ Porous biomass carbon with excellent broadband microwave absorption performance | |
| CN107868397A (zh) | 一种具有弱负介电常数的复合材料及其制备方法 | |
| CN100465129C (zh) | 一种陶瓷基透波材料及其制备方法 | |
| CN113200709A (zh) | 一种利用太赫兹波抗菌的人造石英石及其制备方法 | |
| CN110494030B (zh) | 一种树脂强化的铁氧体固废基宽频带电磁波吸收体的制备方法 | |
| Wu et al. | Effective broadband electromagnetic wave absorption performance of nano-Fe3O4 magnetic fluid-modified resin geopolymer by metamaterial with a novel patterned structure | |
| CN103861717B (zh) | 一种半固化片裁边料的再利用方法 | |
| CN104987071A (zh) | 一种低温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料 | |
| CN101717118B (zh) | 一种CuCrS2纳米粉体的制备方法 | |
| Wang et al. | Fabrication and performance optimization of Mn—Zn ferrite/EP composites as microwave absorbing materials | |
| CN103700482A (zh) | 一种高频电子变压器用Fe-Si-B-Cu-Nb-Al-Ni低成本纳米晶磁芯的制备方法 | |
| CN102982926A (zh) | 一种复合云母带制作方法及其云母带 | |
| CN111944267B (zh) | 一种硼掺杂石墨烯复合材料的制备方法及作为负介电材料的应用 | |
| CN111592298B (zh) | 一种生态型水泥基复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN110872179A (zh) | 一种柔性射频段负介电和负磁导率吸波材料的制备方法 | |
| Xu et al. | Characterization of a Y-type hexagonal ferrite-based frequency tunable microwave absorber | |
| CN106554197A (zh) | 通过复合法制备高性能永磁铁氧体的方法 | |
| CN103332933B (zh) | 一种LaAgMnO3/Ni2Z型复合吸波材料的制备方法 | |
| CN109721341A (zh) | 一种可调控的负介电常数超材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210622 Address after: 253000 room 109, block C, Gaochuang center, 587 Jinghua Road, Dezhou Economic and Technological Development Zone, Dezhou City, Shandong Province Patentee after: DEZHOU MAITE NEW MATERIAL RESEARCH CENTER Patentee after: Dezhou MeiErTe New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 253000 room 109, block C, Gaochuang center, 587 Jinghua Road, Dezhou Economic and Technological Development Zone, Dezhou City, Shandong Province Patentee before: DEZHOU MAITE NEW MATERIAL RESEARCH CENTER |