CN111432619A - 一种木本植物基复合型电磁功能材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于电磁波功能材料技术领域，具体为一种木本植物基复合型电磁功能材料及其制备方法，该木本植物基复合型电磁功能材料的原料包括木植本体和电磁材料，所述木植本体经过晾干，所述电磁材料分布在木植本体的木质纹理的间隙中，该木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法的具体制备步骤如下：S1：木本植物切块晾干；S2：块状木本植物碳化；S3：木本植物内融入电磁材料；S4：再次晾干，天然木本植物作为一种天然可再生、绿色环保的优质结构材料，其资源丰富，来源广泛，具有生物降解性和可再生性，经过高温热解处理还原成一种介电材料，可以作为电磁波屏蔽材料的理想碳基体。

Description

一种木本植物基复合型电磁功能材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及电磁波功能材料技术领域，具体为一种木本植物基复合型电磁功能材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，伴随着经济水平和科技条件的快速提升，电子行业得到了高速发展，电子元器件的微型化和工作频率逐渐向微波波段(GHz)扩展，相邻信号线传输电磁干涉日趋严重，导致电子设备的高频化过程中信号抗电磁干扰能力下降和加重电磁辐射等电磁兼容问题，严重影响了电子设备的运行质量和信息传输安全。除此之外，为了提高空间目标生存和突防能力，大力发展隐身技术和进一步获得动态可调节的隐身特性的武器系统已成为世界各军事强国争夺国防高科技制高点和控制战争主动权的重要手段。

天然木本植物作为一种天然可再生、绿色环保的优质结构材料，其资源丰富，来源广泛，具有生物降解性和可再生性。经过高温热解处理还原成一种介电材料，可以作为电磁波屏蔽材料的理想碳基体。其独特的各向异性多孔结构构建出的三维导电网络骨架可以在交变电磁场作用下产生感应电流，将电磁波能量转化为焦耳热耗散掉。电磁波的衰减性能与材料的成分和结构密切相关。对于以木材为碳源的电磁波屏蔽材料，单一的介电损耗机制不足以大幅度改善电磁波屏蔽性能。

同时，磁性金属纳米颗粒具有高的Snoek极限，在高频频段具有较高的电磁响应特性；同时由于其颗粒尺寸小和比表面积大等特点，将更有利于其与电磁波发生交互作用。因此，将适量的纳米磁性金属引入天然木本植物基材料中是一种有效提升复合材料电磁响应特性的手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木本植物基复合型电磁功能材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的电子元器件的微型化和工作频率逐渐向微波波段扩展，相邻信号线传输电磁干涉日趋严重，导致电子设备的高频化过程中信号抗电磁干扰能力下降和加重电磁辐射等电磁兼容问题，严重影响了电子设备的运行质量和信息传输安全。除此之外，为了提高空间目标生存和突防能力，大力发展隐身技术和进一步获得动态可调节的隐身特性的武器系统已成为世界各军事强国争夺国防高科技制高点和控制战争主动权的重要手段的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种木本植物基复合型电磁功能材料，该木本植物基复合型电磁功能材料的原料包括木植本体和电磁材料，所述木植本体经过晾干，所述电磁材料分布在木植本体的木质纹理的间隙中。

优选的，所述电磁材料为Ni、Mn、Fe、Co、Zn、Cr、Cu、Ru、Pt中的一种或多种的混合。

优选的，所述电磁材料呈粉末状，且粉末状的电磁材料粒径为110-200nm。

一种木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法，该木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法的具体制备步骤如下：

S1：木本植物切块晾干：将目标植物等距离切块，且切块的厚度为10-20cm，将切块后的木本植物分散晾晒，且晾晒的时间为20-40天，直至块状木本植物的含水率降低至5-10％；

S2：块状木本植物碳化：将步骤S1中晾晒后的块状木本植物取出，将块状木本植物的侧面通过火烤的方式碳化处理，直至块状木本植物的侧面均呈碳化状，之后，通过烟熏的方式对块状木本植物烟熏处理，烟熏时间为5-10小时；

S3：木本植物内融入电磁材料：将电磁材料置于浸泡容器中，对浸泡容器中加入去离子水和乙二醇，去离子水和乙二醇按照质量比重所占比例分别为60-70％、15-25％，之后将烟熏处理后的块状木本植物置于浸泡容器中，浸泡的时间为6-8小时；

S4：再次晾干：将步骤S3在浸泡后的块状木本植物取出并置于支架上晾晒，晾晒的时间为25-35天即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)天然木本植物作为一种天然可再生、绿色环保的优质结构材料，其资源丰富，来源广泛，具有生物降解性和可再生性，经过高温热解处理还原成一种介电材料，可以作为电磁波屏蔽材料的理想碳基体；

2)以木材为碳源的电磁波屏蔽材料，单一的介电损耗机制不足以大幅度改善电磁波屏蔽性能；

3)适量的纳米磁性金属引入天然木本植物基材料中是一种有效提升复合材料电磁响应特性的手段。

附图说明

图1为本发明的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种木本植物基复合型电磁功能材料，该木本植物基复合型电磁功能材料的原料包括木植本体和电磁材料，所述木植本体经过晾干，所述电磁材料分布在木植本体的木质纹理的间隙中。

木本植物的原料采用杉木、水曲柳、槐木、柚木、花梨、紫檀、柳安、橡木、美国白杨、西非樱红木、西非梨木、榉木等；

进一步地，所述电磁材料为Ni、Mn、Fe、Co、Zn、Cr、Cu、Ru、Pt中的一种或多种的混合。

进一步地，所述电磁材料呈粉末状，且粉末状的电磁材料粒径为110-200nm。

一种木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法，该木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法的具体制备步骤如下：

S1：木本植物切块晾干：将目标植物等距离切块，且切块的厚度为10-20cm，将切块后的木本植物分散晾晒，且晾晒的时间为20-40天，直至块状木本植物的含水率降低至5-10％；

S2：块状木本植物碳化：将步骤S1中晾晒后的块状木本植物取出，将块状木本植物的侧面通过火烤的方式碳化处理，直至块状木本植物的侧面均呈碳化状，之后，通过烟熏的方式对块状木本植物烟熏处理，烟熏时间为5-10小时；

S3：木本植物内融入电磁材料：将电磁材料置于浸泡容器中，对浸泡容器中加入去离子水和乙二醇，去离子水和乙二醇按照质量比重所占比例分别为60-70％、15-25％，之后将烟熏处理后的块状木本植物置于浸泡容器中，浸泡的时间为6-8小时；

S4：再次晾干：将步骤S3在浸泡后的块状木本植物取出并置于支架上晾晒，晾晒的时间为25-35天即可。

实施例一：

该木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法的具体制备步骤如下：

S1：木本植物切块晾干：将目标植物等距离切块，且切块的厚度为10cm，将切块后的木本植物分散晾晒，且晾晒的时间为20天，直至块状木本植物的含水率降低至10％；

S2：块状木本植物碳化：将步骤S1中晾晒后的块状木本植物取出，将块状木本植物的侧面通过火烤的方式碳化处理，直至块状木本植物的侧面均呈碳化状，之后，通过烟熏的方式对块状木本植物烟熏处理，烟熏时间为5小时；

S3：木本植物内融入电磁材料：将电磁材料置于浸泡容器中，对浸泡容器中加入去离子水和乙二醇，去离子水和乙二醇按照质量比重所占比例分别为60％、15％，之后将烟熏处理后的块状木本植物置于浸泡容器中，浸泡的时间为6小时；

S4：再次晾干：将步骤S3在浸泡后的块状木本植物取出并置于支架上晾晒，晾晒的时间为25天即可。

实施例二：

该木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法的具体制备步骤如下：

S1：木本植物切块晾干：将目标植物等距离切块，且切块的厚度为15cm，将切块后的木本植物分散晾晒，且晾晒的时间为30天，直至块状木本植物的含水率降低至7.5％；

S2：块状木本植物碳化：将步骤S1中晾晒后的块状木本植物取出，将块状木本植物的侧面通过火烤的方式碳化处理，直至块状木本植物的侧面均呈碳化状，之后，通过烟熏的方式对块状木本植物烟熏处理，烟熏时间为7.5小时；

S3：木本植物内融入电磁材料：将电磁材料置于浸泡容器中，对浸泡容器中加入去离子水和乙二醇，去离子水和乙二醇按照质量比重所占比例分别为65％、20％，之后将烟熏处理后的块状木本植物置于浸泡容器中，浸泡的时间为7小时；

S4：再次晾干：将步骤S3在浸泡后的块状木本植物取出并置于支架上晾晒，晾晒的时间为30天即可。

实施例三：

该木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法的具体制备步骤如下：

S1：木本植物切块晾干：将目标植物等距离切块，且切块的厚度为20cm，将切块后的木本植物分散晾晒，且晾晒的时间为40天，直至块状木本植物的含水率降低至5％；

S2：块状木本植物碳化：将步骤S1中晾晒后的块状木本植物取出，将块状木本植物的侧面通过火烤的方式碳化处理，直至块状木本植物的侧面均呈碳化状，之后，通过烟熏的方式对块状木本植物烟熏处理，烟熏时间为10小时；

S3：木本植物内融入电磁材料：将电磁材料置于浸泡容器中，对浸泡容器中加入去离子水和乙二醇，去离子水和乙二醇按照质量比重所占比例分别为70％、25％，之后将烟熏处理后的块状木本植物置于浸泡容器中，浸泡的时间为8小时；

S4：再次晾干：将步骤S3在浸泡后的块状木本植物取出并置于支架上晾晒，晾晒的时间为35天即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种木本植物基复合型电磁功能材料，其特征在于：该木本植物基复合型电磁功能材料的原料包括木植本体和电磁材料，所述木植本体经过晾干，所述电磁材料分布在木植本体的木质纹理的间隙中。

2.根据权利要求1所述的一种木本植物基复合型电磁功能材料，其特征在于：所述电磁材料为Ni、Mn、Fe、Co、Zn、Cr、Cu、Ru、Pt中的一种或多种的混合。

3.根据权利要求1所述的一种木本植物基复合型电磁功能材料，其特征在于：所述电磁材料呈粉末状，且粉末状的电磁材料粒径为110-200nm。

4.一种如权利要求1-3任意一项所述木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法，其特征在于：该木本植物基复合型电磁功能材料的制备方法的具体制备步骤如下：

S1：木本植物切块晾干：将目标植物等距离切块，且切块的厚度为10-20cm，将切块后的木本植物分散晾晒，且晾晒的时间为20-40天，直至块状木本植物的含水率降低至5-10％；

S2：块状木本植物碳化：将步骤S1中晾晒后的块状木本植物取出，将块状木本植物的侧面通过火烤的方式碳化处理，直至块状木本植物的侧面均呈碳化状，之后，通过烟熏的方式对块状木本植物烟熏处理，烟熏时间为5-10小时；

S3：木本植物内融入电磁材料：将电磁材料置于浸泡容器中，对浸泡容器中加入去离子水和乙二醇，去离子水和乙二醇按照质量比重所占比例分别为60-70％、15-25％，之后将烟熏处理后的块状木本植物置于浸泡容器中，浸泡的时间为6-8小时；

S4：再次晾干：将步骤S3在浸泡后的块状木本植物取出并置于支架上晾晒，晾晒的时间为25-35天即可。

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