CN111087733B - 一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法，泡沫材料由以下组分按重量份制备而成：聚甲基丙烯酰亚胺单体，80‑100份；一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，10‑20份；发泡剂，10‑15份；交联剂，5‑10份；引发剂，1‑2份；分子量调节剂，1‑2份；其中，二维氧化镍为通过液态金属表面自限作用在其气‑液表面生成的二维氧化镍。本发明利用室温液态金属作为反应平台制备厚度均匀、结晶度高的二维金属氧化镍和一维氧化铝，利用液态金属基一维氧化铝二维氧化镍对聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的电磁性能增强，具有高效、吸波效率好等优点。

Description

一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚 胺泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明属于发泡材料领域，涉及一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，尤其涉及一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
背景技术
自从人们将石墨烯成功地从石墨中分离出来之后，时至今日，各种各样的二维材料被广泛报道，其中二维金属氧化物材料其独特的纳米特性使得其能带结构与块状材料相比存在较大差别，在以增强吸波效果为代表的复合材料中拥有广阔的应用。原子层厚二维氧化物的合成方法通常包括：①剥离法。②物理和化学气相沉积。③湿化学合成。但这些方法均不能达到既能获得高质量产物、又可用于沉积大尺寸连续薄膜的目的。这就严重限制了原子层厚介电材料的可选择范围然而，然而对于非层状材料的超薄纳米材料仍有相当大的需求，因此高效且成本较低的高质量二维材料制备方法是二维材料领域的发展趋势之一。
聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料作为一种交联硬质泡沫材料，拥有较高的闭孔率、比强度、比刚度、耐高温性、耐化学腐蚀性等特点，是基体材料的理想选择。但未增强的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料吸波性能较差，因此在飞行器设计中的应用受到一定的限制。申请号为2014101804170的发明专利公开了一种聚甲基丙烯酰亚胺复合泡沫吸波材料，通过加入表面处理的吸波剂增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，实现吸收电磁波的效果，但其吸波剂为传统结构的材料，一方面影响其吸波效果，限制其吸波能力的提高，另一方面传统结构的吸波剂不能均匀地分散在泡沫中，还需要在制备过程中多阶段加入，制备方法繁琐、耗时、且影响材料的吸波性能。
发明内容
本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法，以克服现有技术的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，由以下组分按重量份制备而成：甲基丙烯酰亚胺单体，80-100份；一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，10-20份；发泡剂，10-15份；交联剂，5-10份；引发剂，1-2份；分子量调节剂，1-2份；其中，一维氧化铝和二维氧化镍的混合物为通过液态金属表面自限作用在其气-液表面生成铝和镍的氢氧化物，再通过加热处理得到的金属氧化物混合物。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，一维氧化铝和二维氧化镍混合物的制备方法包括以下步骤：步骤一、混合并加热金属镓、金属铟和金属锡，获得镓铟锡的液态金属合金；步骤二、在镓铟锡的液态金属合金中加入镍和铝，制备含镍和铝元素的液态金属合金；步骤三、将含镍和铝元素的液态金属合金与去离子水接触，生成氢氧化镍和氢氧化铝，经分离和加热处理获得二维氧化镍和一维氧化铝的混合物。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，步骤一的具体过程为：在手套箱中通入N2，检测氧含量低于10ppm，在手套箱内将金属镓、金属铟和金属锡至于玻璃板上，并在加热盘上加热至250℃，至所有组分均为液态，随后以5℃/min的冷却速率冷却至室温，得到镓铟锡的液态金属合金。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，步骤二的具体过程为：在手套箱中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，将金属镍和铝粉放入研体充分研磨10分钟，随后将研体中的金属镍粉末迅速加入步骤一获得的所述液态金属合金中，再次利用研体充分研磨20分钟(研磨固体粉末与液态金属合金的混合物)，至含镍和铝的液态金属合金表面呈现光泽，得到所述含镍和铝元素的液态金属合金。
其中，所选用的镓为纯度为99.99％的块状材料；锡为纯度为99.99％的块状材料；铟为纯度99.99％的块状材料；镍为纯度为99.99％的粉末状材料，铝为纯度为99.99％的粉末状材料。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，步骤三的具体过程为：在手套箱中，将步骤二获得的含镍和铝元素的液态金属合金置于反应器中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，加入去离子水，使含镍和铝元素的液态金属合金充分与去离子水接触并反应，镍和铝均与水反应，生成氢氧化镍和氢氧化铝，得到含氢氧化镍和氢氧化铝的悬浊液和镓、铟、锡三元液态金属合金的混合物(该过程中，铝与去离子水反应生成的H2将液态金属合金合表面的氢氧化铝和二维氢氧化镍剥离)；通过滴管将上层悬浊液转移至乙醇中，随后利用超声振荡仪对转移的混合物进行60分钟的振荡，将残存的液态金属表面的二维氢氧化物剥落(即进一步剥离氢氧化镍和氢氧化铝)，随后对悬浮液体系在100RCF下进行离心30分钟，按收集上清液，即得到含氢氧化镍和氢氧化铝的上清液；将含有氢氧化镍和氢氧化铝的上清液在加热炉中550℃处理1小时，得到一维氧化铝和二维氧化镍的混合物。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，步骤一的镓铟锡的液态金属合金，各金属由以下重量份制备而成：50-70份镓、10-30份铟和5-10份锡；步骤二的含镍和铝元素的液态金属合金中，加入5-10份镍和10份铝粉。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，聚甲基丙烯酰胺单体由甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸组成，质量分数为20-40％：10-20％：10-20％：20-40％。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，发泡剂由正戊烷、正己烷、正庚烷、异丙醇、乙醇、丙醇或其混合物组成；交联剂由轻质氧化镁、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-异丙基咪唑或其混合物；引发剂由过氧化苯甲酰与偶氮二庚腈按质量比为1-2.5组成；分子量调节剂由多元芳香烯烃复合物组成。
进一步，本发明提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，还可以具有这样的特征：其中，二维氧化镍的原子层数为2-10个原子单层，横向尺寸为50±5μm，侧面尺寸为2±0.5nm；一维氧化铝的横向尺寸为50±5μm。
本明还提供上述液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法，将甲基丙烯酰亚胺单体置于60-70℃下预热1小时，随后加入一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，在65℃的条件下以3000r/min-5500r/min的转速搅拌均匀，再加入分子量调节剂、交联剂、引发剂、发泡剂，混合均匀得到混合物；将混合物在室温下以6500r/min-7500r/min的转速聚合2小时；然后倒入钢化玻璃模具中，将钢化玻璃模具先置于25℃环境下冷却1小时，随后将钢化玻璃模具置于70℃的水浴锅中聚合6小时得到预聚物，最后将钢化玻璃模具中的预聚物取出置于于180-200℃的条件下发泡48小时，得到二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
本发明的有益效果在于：
一、本发明利用液态金属合金制备二维金属氧化物，制备效率较高，二维金属氢氧化物由于其表面自限作用会限制二维金属氧化物的厚度，在剥离后，暴露在去离子水中的液态金属表面会在吉布斯自由能降低的作用下持续与去离子水反应，生成新的二维金属氧化物，从而实现高效的生产。
二、本发明所制备的三元液态共晶合金具有无毒性、低挥发性的特点，且三元液态共晶合金具有可持续利用的特点，能够在经历过数次制备过程后保持液态金属合金成分的稳定性，为制备高质量的二位金属氧化物提供了一种绿色的合成方法。
三、利用铝与水的活泼反应生成的H2将二维镍基材料从液体金属表面剥离，并通过热处理方法生产二维氧化镍，提供了一种高效制备二维氧化镍的方法。
四、本发明提供了一种二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料及其制备方法，二维氧化镍由于具有纳米级别的尺寸，因此在其量子局限效应下其能带结构与块状材料相比发生较大变化，其具备的电磁参数使其对电磁波有较好的吸收作用。提高其对电磁波的吸收效果在保证聚甲基丙烯酰亚胺泡沫力学性能基本不变、不破化泡沫较高的闭孔率的情况下，能够大幅度提高其对电磁波的吸收能力。
五、在制备过程中，在单体聚合前加入二维氧化镍，可以使二维氧化镍在预聚合体系中分散的更为均匀，同时较高的搅拌速度也有利于二位氧化镍的进一步均匀分布。此外，倒入玻璃模具中后对玻璃模具进行冷却有利于促进二位氧化镍的进一步均匀分散。
本发明利用室温液态金属作为反应平台制备厚度均匀、结晶度高的二维金属氧化镍和一维氧化铝，利用液态金属基一维氧化铝二维氧化镍对聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的电磁性能增强，具有高效、吸波效率好等优点。
附图说明
图1是实施例1中一维氧化铝和二维氧化镍混合物的SEM图；
图2是实施例1中一维氧化铝和二维氧化镍混合物的EDS图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，由以下组分按重量份制备而成：甲基丙烯酰亚胺单体，100份；一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，20份；发泡剂，15份；交联剂，10份；引发剂，2份；分子量调节剂，2份。
其中，甲基丙烯酰亚胺单体由甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸按质量分数30％：10％：20％：40％组成。发泡剂为质量比为2：1的异丙醇与丙醇按的混合物。交联剂为轻质氧化镁。引发剂为质量比为2.5的过氧化苯甲酰与偶氮二庚腈的混合物。分子量调节剂为多元芳香烯烃复合物。
一维氧化铝和二维氧化镍的混合物为通过液态金属表面自限作用在其气-液表面生成铝和镍的氢氧化物，再通过加热处理得到的二维金属氧化物混合物。一维氧化铝和二维氧化镍混合物的具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、在手套箱中通入N2，检测氧含量低于10ppm，在手套箱内按质量分数将70份的镓、20份的铟、10份的锡至于玻璃板上，并在加热盘上加热至250℃，至所有组分均为液态，随后以5℃/min的冷却速率冷却至室温，得到镓铟锡的液态金属合金。
步骤二、在手套箱中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，按质量份数将10份的金属镍和10份的铝粉放入研体充分研磨10分钟，随后将研体中的金属镍粉末迅速加入步骤一获得的所述液态金属合金中，再次利用研体充分研磨20分钟，至含镍和铝的液态金属合金表面呈现光泽，得到所述含镍和铝元素的液态金属合金。
步骤三、在手套箱中，将步骤二获得的含镍和铝元素的液态金属合金置于小型玻璃瓶中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，加入去离子水，使含镍和铝元素的液态金属合金充分与去离子水接触并反应，镍和铝均与水反应，生成氢氧化镍和氢氧化铝，得到含氢氧化镍和氢氧化铝的悬浊液和镓、铟、锡三元液态金属合金的混合物；通过滴管将上层悬浊液转移至乙醇中，随后利用超声振荡仪对转移的混合物进行60分钟的振荡，将残存的液态金属表面的二维氢氧化物剥落，随后对悬浮液体系在100RCF下进行离心30分钟，按收集上清液，即得到含氢氧化镍和氢氧化铝的上清液；将含有氢氧化镍和氢氧化铝的上清液在加热炉中550℃处理1小时，得到一维氧化铝和二维氧化镍的混合物。
二维氧化镍的原子层数为2-10个原子单层，横向尺寸为50±5μm，侧面尺寸为2±0.5nm；一维氧化铝的横向尺寸为50±5μm。对一维氧化铝和二维氧化镍混合物进行SEM和EDM表征，由图1和2可知，生成了氧化镍和氧化铝，且氧化镍为二维形貌，氧化铝为一维棒状形貌。
液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法：
将100份甲基丙烯酰亚胺单体置于70℃下预热1小时，随后加入20份由上述方法制备的一维氧化铝和二维氧化镍混合物，在65℃的条件下以5500r/min的转速搅拌均匀，再加入2份分子量调节剂、10份交联剂、2份引发剂、15份发泡剂，混合均匀得到混合物。
将该混合物在室温下以7000r/min的转速聚合2小时。
然后倒入钢化玻璃模具中，将钢化玻璃模具先置于25℃环境下冷却1小时，随后将钢化玻璃模具置于70℃的水浴锅中聚合6小时得到预聚物，最后将钢化玻璃模具中的预聚物取出置于于180-200℃的条件下发泡48小时，得到二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
实施例2
本实施例提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，由以下组分按重量份制备而成：甲基丙烯酰亚胺单体，90份；一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，15份；发泡剂，15份；交联剂，10份；引发剂，2份；分子量调节剂，2份。
其中，甲基丙烯酰亚胺单体由甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸按质量分数30％：10％：20％：40％组成。发泡剂为质量比为2：1的异丙醇与丙醇按的混合物。交联剂为轻质氧化镁。引发剂为质量比为2.5的过氧化苯甲酰与偶氮二庚腈的混合物。分子量调节剂为多元芳香烯烃复合物。
一维氧化铝和二维氧化镍的混合物为通过液态金属表面自限作用在其气-液表面生成铝和镍的氢氧化物，再通过加热处理得到的二维金属氧化物混合物。一维氧化铝和二维氧化镍混合物的具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、在手套箱中通入N2，检测氧含量低于10ppm，在手套箱内按质量分数将65份的镓、25份的铟、10份的锡至于玻璃板上，并在加热盘上加热至250℃，至所有组分均为液态，随后以5℃/min的冷却速率冷却至室温，得到镓铟锡的液态金属合金。
步骤二、在手套箱中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，按质量分数将6份的金属镍和10份的铝粉放入研体充分研磨10分钟，随后将研体中的金属镍粉末迅速加入步骤一获得的液态金属合金中，再次利用研体充分研磨20分钟，至含镍的液态金属合金表面呈现光泽，得到镍元素的液态金属合金。
步骤三在手套箱中，将步骤二获得的含镍和铝元素的液态金属合金置于小型玻璃瓶中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，加入去离子水，使含镍和铝元素的液态金属合金充分与去离子水接触并反应，镍和铝均与水反应，生成氢氧化镍和氢氧化铝，得到含氢氧化镍和氢氧化铝的悬浊液和镓、铟、锡三元液态金属合金的混合物；通过滴管将上层悬浊液转移至乙醇中，随后利用超声振荡仪对转移的混合物进行60分钟的振荡，将残存的液态金属表面的二维氢氧化物剥落，随后对悬浮液体系在100RCF下进行离心30分钟，按收集上清液，即得到含氢氧化镍和氢氧化铝的上清液；将含有氢氧化镍和氢氧化铝的上清液在加热炉中550℃处理1小时，得到一维氧化铝和二维氧化镍的混合物。
二维氧化镍的原子层数为2-10个原子单层，横向尺寸为50±5μm，侧面尺寸为2±0.5nm；一维氧化铝的横向尺寸为50±5μm。
液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法：
将100份甲基丙烯酰亚胺单体置于70℃下预热1小时，随后加入20份由上述方法制备的一维氧化铝和二维氧化镍混合物，在65℃的条件下以5500r/min的转速搅拌均匀，再加入2份分子量调节剂、10份交联剂、2份引发剂、15份发泡剂，混合均匀得到混合物。
将该混合物在室温下以7000r/min的转速聚合2小时。
然后倒入钢化玻璃模具中，将钢化玻璃模具先置于25℃环境下冷却1小时，随后将钢化玻璃模具置于70℃的水浴锅中聚合6小时得到预聚物，最后将钢化玻璃模具中的预聚物取出置于于190℃的条件下发泡48小时，得到二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
实施例3
本实施例提供一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，由以下组分按重量份制备而成：甲基丙烯酰亚胺单体，80份；一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，10份；发泡剂，15份；交联剂，10份；引发剂，2份；分子量调节剂，2份。
其中，甲基丙烯酰亚胺单体由甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸按质量分数30％：10％：20％：40％组成。发泡剂为质量比为2：1的异丙醇与丙醇按的混合物。交联剂为轻质氧化镁。引发剂为质量比为2.5的过氧化苯甲酰与偶氮二庚腈的混合物。分子量调节剂为多元芳香烯烃复合物。
一维氧化铝和二维氧化镍的混合物为通过液态金属表面自限作用在其气-液表面生成铝和镍的氢氧化物，再通过加热处理得到的二维金属氧化物混合物。一维氧化铝和二维氧化镍混合物的具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、在手套箱中通入N2，检测氧含量低于10ppm，在手套箱内按质量分数将60份的镓、30份的铟、10份的锡至于玻璃板上，并在加热盘上加热至250℃，至所有组分均为液态，随后以5℃/min的冷却速率冷却至室温，得到镓铟锡的液态金属合金。
步骤二、在手套箱中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，按质量分数将5份的金属镍和10份的铝粉放入研体充分研磨10分钟，随后将研体中的金属镍粉末迅速加入步骤一获得的液态金属合金中，再次利用研体充分研磨20分钟，至含镍的液态金属合金表面呈现光泽，得到镍元素的液态金属合金。
步骤三、在手套箱中，将步骤二获得的含镍和铝元素的液态金属合金置于小型玻璃瓶中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，加入去离子水，使含镍和铝元素的液态金属合金充分与去离子水接触并反应，镍和铝均与水反应，生成氢氧化镍和氢氧化铝，得到含氢氧化镍和氢氧化铝的悬浊液和镓、铟、锡三元液态金属合金的混合物；通过滴管将上层悬浊液转移至乙醇中，随后利用超声振荡仪对转移的混合物进行60分钟的振荡，将残存的液态金属表面的二维氢氧化物剥落，随后对悬浮液体系在100RCF下进行离心30分钟，按收集上清液，即得到含氢氧化镍和氢氧化铝的上清液；将含有氢氧化镍和氢氧化铝的上清液在加热炉中550℃处理1小时，得到一维氧化铝和二维氧化镍的混合物。
二维氧化镍的原子层数为2-10个原子单层，横向尺寸为50±5μm，侧面尺寸为2±0.5nm；一维氧化铝的横向尺寸为50±5μm。
液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法：
将100份甲基丙烯酰亚胺单体置于60℃下预热1小时，随后加入20份由上述方法制备的一维氧化铝和二维氧化镍混合物，在65℃的条件下以5500r/min的转速搅拌均匀，再加入2份分子量调节剂、10份交联剂、2份引发剂、15份发泡剂，混合均匀得到混合物。
将该混合物在室温下以7500r/min的转速聚合2小时。
然后倒入钢化玻璃模具中，将钢化玻璃模具先置于25℃环境下冷却1小时，随后将钢化玻璃模具置于70℃的水浴锅中聚合6小时得到预聚物，最后将钢化玻璃模具中的预聚物取出置于于190℃的条件下发泡48小时，得到二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
对比例1
制备聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，由以下组分按重量份制备而成：甲基丙烯酰亚胺单体，100份；发泡剂，15份；交联剂，10份；引发剂，2份；分子量调节剂，2份。
其中，甲基丙烯酰亚胺单体由甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸按质量分数30％：10％：20％：40％组成。发泡剂为质量比为2：1的异丙醇与丙醇按的混合物。交联剂为轻质氧化镁。引发剂为质量比为2.5的过氧化苯甲酰与偶氮二庚腈的混合物。分子量调节剂为多元芳香烯烃复合物。
制备过程：将100份甲基丙烯酰亚胺单体置于60℃下预热1小时，在65℃的条件下以5500r/min的转速搅拌均匀，再加入2份分子量调节剂、10份交联剂、2份引发剂、15份发泡剂，混合均匀得到混合物。将该混合物在室温下以7500r/min的转速聚合2小时。然后倒入钢化玻璃模具中，将钢化玻璃模具先置于25℃环境下冷却1小时，随后将钢化玻璃模具置于70℃的水浴锅中聚合6小时得到预聚物，最后将钢化玻璃模具中的预聚物取出置于于190℃的条件下发泡48小时，得到二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
对实施例1、实施例2、实施例3和对比例1进行密度、压缩强度和最大反射损耗的性能测试，结果如表1所示。
其中，泡沫的表观密度按照GB/T 6343-2009测试，试样尺寸为50×50×50mm3。
泡沫压缩性能GB/T 8813-2008，试样尺寸为50×50×30mm3，压缩速率为3mm/min，压缩变形为15％。
对电磁波的吸收能力按照反射损耗的计算值进行评估：将测试样品制成内径3mm和外径7mm的圆环，测试样品是与石蜡按照质量比7:3制备得到的，采用同轴法(测量的频带范围为2-18GHz)、通过矢量网络分析仪获得测试样品的介电常数实部、介电常数虚部、磁导率实部、磁导率虚部数据，再根据反射损耗RL(dB)的公式计算得出样品的最大反射损耗。
表1 实施例1、实施例2、实施例3和对比例1的性能测试结果
性能 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
密度kg/m<sup>3</sup> 188.4 180.5 179.4 181.6
压缩强度MPa 5.29 5.44 5.32 5.86
最大反射损耗dB -20.5 -17.5 -12.2 -5.6
由上表性能测试结果可知，对比实施例1-3与对比例1相比，一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的压缩强度并未发生明显的变化，但最大反射损耗值随着二维氧化镍含量的增加而增加，说明具备较高磁导率的二维氧化镍对于X波段的电磁波可以进行有效的吸收，同时，氧化铝作为一种离子晶体具备一定的电介质特性，在较宽的频率范围内对电磁波拥有一定的介电损耗，也增强了泡沫材料对电磁波的吸收。

Claims (10)

1.一种液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
由以下组分按重量份制备而成：
甲基丙烯酰亚胺单体，80-100份；
一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，10-20份；
发泡剂，10-15份；
交联剂，5-10份；
引发剂，1-2份；
分子量调节剂，1-2份；
其中，所述一维氧化铝和二维氧化镍的混合物为通过液态金属表面自限作用在其气-液表面生成铝和镍的氢氧化物，再通过加热处理得到的金属氧化物混合物。
2.根据权利要求1所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，所述一维氧化铝和二维氧化镍混合物的制备方法包括以下步骤：
步骤一、混合并加热金属镓、金属铟和金属锡，获得镓铟锡的液态金属合金；
步骤二、在所述镓铟锡的液态金属合金中加入镍和铝，制备含镍和铝元素的液态金属合金；
步骤三、将所述含镍和铝元素的液态金属合金与去离子水接触，生成氢氧化镍和氢氧化铝，经分离和加热处理获得二维氧化镍和一维氧化铝的混合物。
3.根据权利要求2所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，步骤一的具体过程为：在手套箱中通入N2，检测氧含量低于10ppm，在手套箱内将金属镓、金属铟和金属锡至于玻璃板上，并在加热盘上加热至250℃，至所有组分均为液态，随后以5℃/min的冷却速率冷却至室温，得到所述镓铟锡的液态金属合金。
4.根据权利要求2所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，步骤二的具体过程为：在手套箱中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，将金属镍和铝粉放入研体充分研磨10分钟，随后将研体中的金属镍粉末迅速加入步骤一获得的所述液态金属合金中，再次利用研体充分研磨20分钟，至含镍和铝的液态金属合金表面呈现光泽，得到所述含镍和铝元素的液态金属合金。
5.根据权利要求2所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，步骤三的具体过程为：在手套箱中，将步骤二获得的含镍和铝元素的液态金属合金置于反应器中，通入N2，检测氧含量低于10ppm，加入去离子水，使含镍和铝元素的液态金属合金充分与去离子水接触并反应，得到含氢氧化镍和氢氧化铝的悬浊液和镓、铟、锡三元液态金属合金的混合物；
通过滴管将上层悬浊液转移至乙醇中，随后利用超声振荡仪对转移的混合物进行60分钟的振荡，将残存的液态金属表面的二维氢氧化物剥落，随后对悬浮液体系在100RCF下进行离心30分钟，按收集上清液，即得到含氢氧化镍和氢氧化铝的上清液；
将含有氢氧化镍和氢氧化铝的上清液在加热炉中550℃处理1小时，得到一维氧化铝和二维氧化镍的混合物。
6.根据权利要求2所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，步骤一的所述镓铟锡的液态金属合金，各金属由以下重量份制备而成：50-70份镓、10-30份铟和5-10份锡；
步骤二的所述含镍和铝元素的液态金属合金中，加入5-10份镍和10份铝粉。
7.根据权利要求1所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，所述甲基丙烯酰胺单体由甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酸组成，质量分数为20-40％：10-20％：10-20％：20-40％。
8.根据权利要求1所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，所述发泡剂由正戊烷、正己烷、正庚烷、异丙醇、乙醇、丙醇或其混合物组成；
所述交联剂由轻质氧化镁、过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-异丙基咪唑或其混合物；
所述引发剂由过氧化苯甲酰与偶氮二庚腈按质量比为1-2.5组成；
所述分子量调节剂由多元芳香烯烃复合物组成。
9.根据权利要求1所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，其特征在于：
其中，所述二维氧化镍的原子层数为2-10个原子单层，横向尺寸为50±5μm，侧面尺寸为2±0.5nm；
所述一维氧化铝的横向尺寸为50±5μm。
10.根据权利要求1所述的液态金属基一维氧化铝二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：
将甲基丙烯酰亚胺单体置于60-70℃下预热1小时，随后加入一维氧化铝和二维氧化镍的混合物，在65℃的条件下以3000r/min-5500r/min的转速搅拌均匀，再加入分子量调节剂、交联剂、引发剂、发泡剂，混合均匀得到混合物；
将混合物在室温下以6500r/min-7500r/min的转速聚合2小时；
然后倒入钢化玻璃模具中，将钢化玻璃模具先置于25℃环境下冷却1小时，随后将钢化玻璃模具置于70℃的水浴锅中聚合6小时得到预聚物，最后将钢化玻璃模具中的预聚物取出置于于180-200℃的条件下发泡48小时，得到二维氧化镍增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
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