CN116041787A - 一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法及其应用，属于电磁波吸收领域。本发明采用热处理的方法将纸质纤维制成碳化纤维，并将其作为电磁波吸收剂应用于吸波涂料、吸波薄膜或吸波板材之中。本发明所制备的碳化纤维能够有效吸收电磁波，通过调节对纸质纤维的热处理温度、碳化纤维的填充量、与碳化纤维复合的其他材料的配比以及复合材料的厚度，吸收频段可覆盖雷达波段的C、X和Ku波段以及绝大部分的K和Ka波段，该材料简单易得，成本低廉，适宜大量制备，在电磁波吸收领域有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电磁波吸收领域，涉及植物纤维基微波吸收材料、制备方法及其应用，尤其涉及一种低成本碳基纤维的合成方法以及该材料对电磁波的吸收性能。
背景技术
当代由于高新技术的高速发展以及人们生活水平的提高改善，各种各样的电子、电器设备给人们的生活带来了巨大的便利的同时，也带来一定的电磁污染，来自各种电子设备的电磁能量的辐射，有可能影响到身体健康。此外，在军事上，过多的电磁辐射或反射容易导致己方的军事设备被敌方的雷达探知从而遭受打击。因此，无论是在生活中还是军事上，都要求我们开发高效的电磁波吸收材料。
碳材料由于导电性良好，质量轻，性质稳定而成为一种性能优异的电磁波吸收材料。目前，碳材料微波吸收剂已有了大量的研究，例如石墨烯和CNT等。但是，这些材料往往价格较高，当考虑到大规模生产与应用时，经济性和低成本成为非常重要的因素，因此制备出一种低成本、生产过程简单且同时拥有优异吸波性能的碳基微波吸收剂，是应对吸波材料越来越广阔的市场需求的重要一环。
植物纤维是一种低成本的碳基微波吸收剂。目前已有多种植物纤维微波吸收剂的制备方法，例如，将木材经过氢氧化钾处理，高温碳化，再与磁性颗粒复合，可制得纤维微波吸收器，当样品厚度为1.91mm时，其最小反射损耗可达-67.74dB。当样品厚度为2.23mm时,有效吸收带宽可达5.26GHz。[Dong,S.；Hu,P.T.；Li,X.T.；Hong C.Q.；Zhang,X.H.；Han,J.C.；Chemical Engineering Journal,2020,398,125588,]；将竹子通过酸处理、过滤及热解等方法处理后，制备成纤维素基吸波材料，该采用在样品厚度为1.60mm时，有效带宽为4.2GHz。厚度为1.95mm时，最小反射损耗达-51.0dB[Lou,Z.,Wang,Q.,Kara,U.I.,Mamtani,R.S.,Zhou,X.,Bian,H.,et al.；Nano-Micro Letters,2022,14,11]。但是，目前已报道的合成方法都是采用原始植物纤维，其前期处理过程复杂，不利于复合材料的大量合成与应用。本发明制备的植物纤维微波吸收剂是以加工好的植物纤维制品为原材料，如普通书写用纸、复印纸、滤纸、卫生纸、棉布等，这些材料具有回收再利用的特质，因此成本低、易制备、具有宽频吸收电磁波等优点，具有广阔的应用前景。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低成本，易于大规模生产的植物纤维微波吸收剂。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(a)采用植物纤维为原料，将其放置于加热装置的腔室中。
(b)向加热腔室中通入惰性气体作为保护气，升温至400-1200℃之间，对步骤(a)中植物纤维进行热处理碳化。在该温度下处理不大于5小时，得到碳化纤维。
(c)待加热腔室温度冷却至室温后，将碳化后的植物纤维取出，按需求进行粉碎得到碳化纤维材料，并以不大于20wt％的质量填充率与聚合物基体进行复合后，得到植物纤维基微波吸收体，最终形成涂层、薄膜或板材等吸波体。
进一步的，所述步骤(c)中，也可以先将步骤(b)得到的碳化纤维与添加剂先混合，再将其以不大于20wt％的质量填充率与聚合物基体复合，得到植物纤维基微波吸收体。所述的混合方式包括通过物理方法进行掺杂、通过化学方式进行复合。所述的添加剂包括但不限于磁性颗粒、金属氧化物颗粒、金属有机物框架材料、碳纳米管和石墨烯等。
进一步的，所述步骤(a)中，根据需要可以对植物纤维原料进行预处理，包括但不限于常用的溶液清洗、碱处理、酸处理或等离子体辐射处理。
进一步的，所述步骤(a)中，植物纤维为纸基植物纤维，包括并不限于卫生纸、报纸、牛皮纸、复印纸、宣纸等。植物纤维的直径分布在200nm-100μm。植物纤维的形态可以是成形的纸张，碎片，粉末或浆料等任意形状的固体或胶体。
进一步的，所述步骤(b)中，保护气为氩气、氮气或其他惰性气体。
进一步的，所述步骤(c)中，其中聚合物基体包括并不限于石蜡、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅胶等。
本发明步骤(b)的特征在于采用热处理设备对植物纤维进行碳化。热处理设备包括但不限于电加热炉、红外加热装置、微波加热器等。本发明步骤(c)的特征在于使碳化纤维和有机聚合物及其他添加剂复合，形成包括但不限于单一涂层、多层组分不同的涂层、薄膜、板材、型材及发泡材料等的吸波结构体。
一种植物纤维基微波吸收剂的应用，将制备的的碳化植物纤维材料应用在电磁波吸收领域中。将碳化植物纤维粉末与聚合物基体复合后，可形成涂层、薄膜或板材吸波体。聚合物基体可利于碳化植物纤维成型，便于该吸波材料附着于飞机、船舰、建筑物等应用物体上，达到电磁波吸收与屏蔽效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明选用纸基植物纤维作为原材料，仅通过一步热处理方法，得到性能优异的碳化植物纤维吸波材料，制备工艺简单易行，对实验条件要求较低，实验原料廉价易得，适宜大量制备。经过碳化处理后形成的碳化植物纤维，作为吸波材料，具有螺旋交错、卷曲盘绕的三维螺旋形态，当电磁波入射时，有利于诱导交叉极化，增强对电磁波的吸收。另外，纸基植物纤维具有低成本、易获得、易加工的优点。(2)本发明在制备过程中，通过控制碳化温度，使得该碳化植物纤维材料内部形成石墨和非晶碳的混合结构，石墨非晶碳边界形成大量“晶体-非晶“界面，当电磁波入射到材料内部时，在界面处由于两端电导率以及介电常数的差异，将产生极化并损失能量，增加了界面极化，有利于电磁波的吸收。
(3)本发明制备的碳化植物纤维表现出疏松多孔的特性。这在满足轻质特性的同时，可以诱导电磁波的多重散射，有利于电磁波的宽频高效吸收。
(4)本发明将碳化植物纤维与聚合物基体复合制备的植物纤维吸收剂，通过调节对纸质纤维的热处理温度、碳化纤维的填充量、与碳化纤维复合的其他材料的配比以及复合材料的厚度，吸收频段可覆盖雷达波段的C、X和Ku波段以及绝大部分的K和Ka波段，该材料简单易得，成本低廉，适宜大量制备，在电磁波吸收领域有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中制备的植物纤维基微波吸收剂的SEM图；
图2为实施例2中制备的植物纤维基微波吸收剂的SEM图；
图3为实施例3中制备的植物纤维基微波吸收剂的SEM图；
图4为实施例4中制备的植物纤维基微波吸收剂的SEM图；
图5为实施例5中制备的植物纤维基微波吸收剂的SEM图；
图6为实施例1中制备的植物纤维基微波吸收剂的反射损耗(吸波性能)图；
图7为实施例2中制备的植物纤维基微波吸收剂的反射损耗(吸波性能)图；
图8为实施例3中制备的植物纤维基微波吸收剂的反射损耗(吸波性能)图；
图9为实施例4中制备的植物纤维基微波吸收剂的反射损耗(吸波性能)图；
图10为实施例5中制备的植物纤维基微波吸收剂的反射损耗(吸波性能)图。
具体实施方式
下面进一步举例详细说明本发明。应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施实例1
首先，将卫生纸放置于加热装置中，并通入氩气作为保护气，其中氩气流速为492.45sccm。接着，对卫生纸植物纤维进行热处理，以23.5℃/min的升温速率，升温至710℃，并在该温度下保持0.5小时。待装置自然冷却后，得到碳化植物纤维，如图1。
采用矢量网络分析仪测试复合材料的吸波性能，将碳化植物纤维粉末按照12wt％的质量填充比与石蜡粉末进行混合，其中碳化植物纤维粉末用量12mg、石蜡用量88mg，质量比为12：88，制备成内径3.05mm、外径7.00mm、厚度2.00mm的同轴圆环样品标准模具，用矢量网络分析仪在1-18GHz范围内测试样品的电磁参数，并根据相关公式，计算并绘出电磁波吸波曲线，如图6所示。由图6可以看出，该样品表现出良好的吸波性能，在样品厚度为2.00mm时，对电磁波表现出较强的吸收性，其最小反射损耗可达-47.0dB。该样品也表现出宽频吸收的特点，当对电磁波的反射损耗＜-10dB时，可对电磁波进行90％的吸收，覆盖的电磁波频段称为有效带宽。该材料厚度在2.5mm下，有效带宽最大可达7.2GHz，在宽频吸波领域有较大应用潜力。
实施实例2
首先，将复印纸放置于加热装置中，并通入氩气作为保护气，其中氩气流速为492.45sccm。接着，对复印纸植物纤维进行热处理，以23.5℃/min的升温速率，升温至710℃，并在该温度下保持0.5小时。待装置自然冷却后，得到碳化植物纤维，如图2。
采用矢量网络分析仪测试复合材料的吸波性能，将植物纤维粉末按照10wt％的质量填充比与石蜡粉末进行混合，其中碳化植物纤维粉末用量10mg、石蜡用量90mg，质量比为1：9，制备成内径3.05mm、外径7.00mm、厚度2.00mm的同轴圆环样品标准模具，用矢量网络分析仪在1-18GHz范围内测试样品的电磁参数，并根据相关公式，计算并绘出电磁波吸波曲线，如图7所示。该复印纸碳化植物纤维性能较差，不及卫生纸碳化植物纤维。
实施实例3
首先，将报纸放置于加热装置中，并通入氩气作为保护气，其中氩气流速为492.45sccm。接着，对报纸植物纤维进行热处理，以23.5℃/min的升温速率，升温至710℃，并在该温度下保持0.5小时。待装置自然冷却后，得到碳化报纸植物纤维，如图2。
采用矢量网络分析仪测试复合材料的吸波性能，将植物纤维粉末按照10wt％的质量填充比与石蜡粉末进行混合，其中碳化植物纤维粉末用量10mg、石蜡用量90mg，质量比为1：9，制备成内径3.05mm、外径7.00mm、厚度2.00mm的同轴圆环样品标准模具，用矢量网络分析仪在1-18GHz范围内测试样品的电磁参数，并根据相关公式，计算并绘出电磁波吸波曲线，如图8所示。其在样品厚度为3.0mm时，有效带宽可达6.0GHz，有望实际应用于吸波、电磁屏蔽材料。
实施实例4
碳化植物纤维/磁性颗粒复合吸波材料。首先，将卫生纸在Ar中退火处理30min得到碳化植物纤维，其中Ar流速为492.45sccm，升温速率为23.5℃/min。退火温度为710℃，如图4所示。
将碳化植物纤维与磁性颗粒分别按照14wt％，10wt％的质量填充比与石蜡粉末进行混合，其中碳化植物纤维用量14mg，磁粉用量10mg，石蜡用量76mg，共100mg。制备成内径3.05mm、外径7.00mm、厚度2.00mm的同轴圆环样品标准模具，采用矢量网络分析仪在1-18GHz范围内测试样品的电磁参数，并根据相关公式，计算并绘出电磁波吸波曲线，如图9所示。其有效带宽主要集中于低频(＜10GHz)区域,宽度可达2.0GHz。该案例说明了，本发明中的碳化植物纤维在与其他材料(如磁性材料、磁性颗粒)复合方面，具有广阔的应用前景。
实施实例5
碳化植物纤维/碳酸氢钠颗粒复合吸波材料。首先，将卫生纸在氩气中退火处理30min得到碳化植物纤维，其中氩气流速为492.45sccm，升温速率为23.5℃/min。退火温度为800℃。接着，将所得碳化植物纤维与碳酸氢钠按4：10的质量分数进行混合，搅拌均匀。再将混合均匀的粉末与聚二甲基硅烷(PDMS)按14：86的质量比进行混合，手动搅拌使其形成均匀浆料，将混合后浆料倒入模具中，60℃加热3小时，碳酸氢钠受热分解产生气孔，同时PDMS干燥硬化，最终得到碳化植物纤维/碳酸氢钠复合材料。碳化植物纤维/碳酸氢钠复合材料的SEM图像如图5所示，碳化植物纤维包覆于PDMS之中形成稳定复合体，碳酸氢钠颗粒加热分解形成大量孔洞。孔洞结构有利于提高电磁波在涂层内的多重散射，利于电磁波的吸收。
采用矢量网络分析仪测试复合材料的吸波性能，将植物纤维复合制成7.10mm*3.55mm*2.00mm的长方体样品，放入R波段波导测试夹具中，测试了样品在26.5-40GHz频率范围内的电磁参数，并计算了其吸波性能，如图10。样品在z高频(26.5-40GHz)表现出优异的吸波性能，当样品厚度为0.8mm时，在37.9GHz处有最小反射损耗RLmin＝-32dB。样品厚度为1.0mm时，有效吸收带宽达到11.9GHz(26.5-38.4GHz)，在宽频吸波领域有较大应用潜力。
实施实例6
首先，将复印纸放置于加热装置中，并通入氩气作为保护气，其中氩气流速为492.45sccm。接着，对复印纸植物纤维进行热处理，以12.3℃/min的升温速率，升温至400℃，并在该温度下保持0.5小时。待装置自然冷却后，得到碳化植物纤维。
采用矢量网络分析仪测试复合材料的吸波性能，将植物纤维粉末按照20wt％的质量填充比与石蜡粉末进行混合，其中碳化植物纤维粉末用量20mg、石蜡用量80mg，质量比为2：8，制备成内径3.05mm、外径7.00mm、厚度2.00mm的同轴圆环样品标准模具，用矢量网络分析仪在1-18GHz范围内测试样品的电磁参数，并根据相关公式，计算并绘出电磁波吸波曲线。该温度碳化卫生纸植物纤维性能较差，不及710℃下碳化得到的卫生纸碳化植物纤维。
实施实例7
首先，将复印纸放置于加热装置中，并通入氩气作为保护气，其中氩气流速为492.45sccm。接着，对复印纸植物纤维进行热处理，以39.0℃/min的升温速率，升温至1200℃，并在该温度下保持0.5小时。待装置自然冷却后，得到碳化植物纤维。
采用矢量网络分析仪测试复合材料的吸波性能，将植物纤维粉末按照20wt％的质量填充比与石蜡粉末进行混合，其中碳化植物纤维粉末用量20mg、石蜡用量80mg，质量比为2：8，制备成内径3.05mm、外径7.00mm、厚度2.00mm的同轴圆环样品标准模具，用矢量网络分析仪在1-18GHz范围内测试样品的电磁参数，并根据相关公式，计算并绘出电磁波吸波曲线。该温度碳化卫生纸植物纤维性能较差，不及710℃下碳化得到的卫生纸碳化植物纤维。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)采用植物纤维为原料，将其放置于加热装置的腔室中；
(b)向加热腔室中通入惰性气体作为保护气，升温至400-1200℃之间，对步骤(a)中植物纤维进行热处理碳化；在该温度下处理不大于5小时，得到碳化纤维；
(c)待加热腔室温度冷却至室温后，将碳化后的植物纤维取出，按需求进行粉碎得到碳化纤维材料，并以不大于20wt％的质量填充率与聚合物基体进行复合后，得到植物纤维基微波吸收剂。
2.根据权利要求1所述的一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，可以先将步骤(b)得到的碳化纤维与添加剂先混合，再将其以不大于20wt％的质量填充率与聚合物基体复合，得到植物纤维基微波吸收体。
3.根据权利要求2所述的一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，添加剂包括但不限于磁性颗粒、金属氧化物颗粒、金属有机物框架材料、碳纳米管和石墨烯。
4.根据权利要求1所述的一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，所述步骤(a)中，根据需要可以对植物纤维原料进行预处理，包括但不限于常用的溶液清洗、碱处理、酸处理或等离子体辐射处理。
5.根据权利要求1所述的一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，所述步骤(a)中，植物纤维为纸基植物纤维。
6.根据权利要求1所述的一种植物纤维基微波吸收剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中所述步骤(c)中，聚合物基体包括并不限于石蜡、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷PDMS、硅胶。
7.一种植物纤维基微波吸收剂的应用，其特征在于，所述的植物纤维基微波吸收剂基于权利要求1-6任一所述的制备方法制得，将其应用在电磁波吸收领域中。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118239780A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-06-25 | 四川大学 | 一种生物质碳超宽带微波吸波材料制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103436995A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-12-11 | 江苏科技大学 | Fe/C复合纳米纤维微波吸收剂、制备方法及其应用 |
| CN110983492A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-10 | 东南大学 | 一种FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料及其制备方法 |
| CN112195013A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-08 | 晋中学院 | 一种多孔磁性金属氧化物/碳复合吸波材料的合成方法 |
| WO2022112524A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Basf Se | Electromagnetic waves absorbing material |
-
2023
- 2023-01-16 CN CN202310061111.2A patent/CN116041787A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103436995A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-12-11 | 江苏科技大学 | Fe/C复合纳米纤维微波吸收剂、制备方法及其应用 |
| CN110983492A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-04-10 | 东南大学 | 一种FeCoNi@C/碳纤维气凝胶复合吸波材料及其制备方法 |
| CN112195013A (zh) * | 2020-09-27 | 2021-01-08 | 晋中学院 | 一种多孔磁性金属氧化物/碳复合吸波材料的合成方法 |
| WO2022112524A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Basf Se | Electromagnetic waves absorbing material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118239780A (zh) * | 2024-04-09 | 2024-06-25 | 四川大学 | 一种生物质碳超宽带微波吸波材料制备方法 |
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