CN118042807A - 一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，具体为：首先选择碱性溶液高温水解制得羟基化氮化硼纳米片，其次通过动态模板法制备多级孔碳纳米棒，并在其中掺杂磁性纳米颗粒；利用聚合物粘结剂将羟基化氮化硼纳米片和多级碳纳米棒结合并采用氨硼烷作为氮化硼前驱体通过热处理制得BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体，使得氮化硼纳米片一层一层像蛇鳞片一样生长在多级孔碳纳米棒表面，最终制得多孔吸波复合材料；本发明制备的多级孔吸波复合材料，磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒与氮化硼纳米片形成表面仿蛇鳞结构使得电磁波在入射时能量被不断转化吸收，从而提高吸收效果，在吸波领域有着广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于复合陶瓷材料制备领域，具体涉及一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料及其制备方法。
背景技术
电子设备的广泛使用，在给人类生活带来极大便利的同时，也造成了严重的电磁波辐射和电磁干扰的问题。一方面，电磁污染对人类的健康造成了潜在风险，使长期处于电磁辐射中的人体的身心健康受到影响。另一方面，电磁干扰会影响通信系统、广播信号的正常运行，甚至会导致设备的失灵和个人信息泄露。此外，在军事领域上，武器装备辐射的电磁波可被雷达监测，影响装备的工作及军队的突防能力，还会造成军事信息泄露。在这种情况下，如何实现有效的电磁波防护，避免电磁波干扰的危害，逐渐成为研究的焦点。
碳材料以其重量轻、比表面积大、导电性好和良好的化学稳定性等优点被认为是适合用于微波吸收的材料。然而，由于碳材料的相对复介电常数较高，往往存在衰减机制单一和阻抗不匹配的问题。磁性金属一般具有很大的饱和磁化强度、高的斯诺克极限、优异的磁晶各向异性和较高的居里温度，可以作为磁损型吸波材料。但是，由于其密度高、化学稳定性差、介电损耗低等特点，纯磁性金属作为传统的吸波体，很难满足高性能吸波材料的要求。氮化硼能够在宽频段内吸收电磁波，具有很好的抗干扰能力，适用于多种频率范围的应用需求。近年来，在电磁波吸收领域已有少量研究将其与传统吸波材料进行复合，实现材料的阻抗匹配性能及综合性能的优化设计。因此，结合氮化硼在结构上对性能进行优化并采用双损耗机制(介电损耗和磁损耗)利用介电材料和磁性成分之间的协同效应，有望实现材料性能的优化。
中国专利《一种金属氧化物宽频带吸波材料及其制备方法》(申请号：CN202311547283.7，授权号：CN117361997A，公告日：2024.01.09)公开了一种金属氧化物宽频带吸波材料及其制备方法，通过添加生物质碳微管和陶瓷粉末作为原材料，可有效提升吸波材料的整体性结构强度，所制备的材料具有较好的电磁吸波能力但其材料衰减机制单一，阻抗匹配较差，在结构上限制了吸波性能的提升。
Zhou等人(Zhou W,Xiao P,Li Y.Preparation and study on microwaveabsorbing materials of boronnitride coated pyrolytic carbon particles[J].Applied Surface Science,2012,258(22)：8455-8459.)通过硼酸和尿素在氮气中的化学反应，在热解碳(BN-coated PyC)颗粒上合成了氮化硼涂层，得到了耐高温抗氧化的复合吸波剂，该材料热稳定性和物理绝缘性提高，与热解碳颗粒相比，BN包覆的热解碳颗粒具有较低的介电常数和更好的微波吸收性能，在10.64GHz处显示出强吸收峰，获得了更好的阻抗匹配性能。但由于包覆结构，碳颗粒的尺寸控制较差，分散性不够强，限制了微波吸收性能的提升。
中国专利《一种具有低热膨胀系数的耐高温吸波涂层及其制备方法》(申请号：CN202311453978.9，授权号：CN117363068A，公告日：2024.01.09)提供了一种具有低热膨胀系数的耐高温吸波涂层及其制备方法，具有低热膨胀系数的耐高温吸波涂层由具有低热膨胀系数的陶瓷基体和耐高温吸收剂组成。该申请中的耐高温吸波涂层具有低热膨胀系数，能够与低膨胀系数材料形成的基板实现良好地热匹配，并且在高温环境下退火以后仍然能够对电磁波进行有效吸收，提高了目标在高温环境中的吸波性能和使用寿命。但仍存在吸波机制较为单一的问题，在提升吸波性能方面仍有较大空间。
在中国专利《基底诱导化学气相沉积吸波SiC陶瓷的制备方法》(申请号：CN202211483210.1，授权号：CN115716750A，公告日：2023.02.28)公开了一种一种基底诱导化学气相沉积吸波SiC陶瓷的制备方法，以多孔莫来石为基底，沉积SiC陶瓷，制备了具有层状结构的多孔莫来石/BN/SiC复相陶瓷，电磁波吸收性能良好，但其表面过于平整光滑，在结构上优化吸波性能仍有一定空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料及其制备方法，解决现有技术中吸波材料衰减机制单一和阻抗不匹配的问题，在结构上对材料的吸波性能进行优化。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，具体按以下步骤实施：
步骤1，羟基化改性BN：
将BN加入碱性溶液中进行高温水解，水解结束后用去离子水洗涤数次并超声分散于水中，离心，取上清液抽滤后干燥，得到羟基化氮化硼纳米片；
步骤2，制备磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒骨架：
将正硅酸乙酯，阳离子表面活性剂，阴离子聚电解质，非离子表面活性剂，Fe盐及水溶性聚合物依次溶于水中并搅拌均匀，所得溶液进行水热反应后离心，真空干燥再经过煅烧，所得粉末浸泡在HF溶液中，然后用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥得到磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒；
步骤3，构建仿蛇鳞结构BNNSs-OH/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体：
将步骤1所得羟基化氮化硼纳米片、步骤2所得磁性颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末、氨硼烷及聚合物粘结剂混合后加入到去离子水中，超声分散后加热搅拌，冷却后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗烘干得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体；
步骤4，煅烧处理：
将步骤3所得BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体置于管式炉中进行焙烧，得到多孔吸波复合材料。
进一步地，所述步骤1中碱性溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钾溶液中的一种，水解温度为100℃～120℃，水解时间为24h；离心转速为2000～3000r/min，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
进一步地，所述步骤2的具体做法为：将正硅酸乙酯，阳离子表面活性剂，阴离子聚电解质，非离子表面活性剂，Fe盐及水溶性聚合物依次溶于水中并搅拌均匀，所得溶液在80℃～90℃下水热反应48h后在2000～3000r/min转速下离心并真空干燥12h，在氩气气氛下煅烧800℃～900℃，保温2h～3h；所得粉末浸泡在质量分数为5％的HF溶液中12h后用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥12h。
进一步地，所述步骤2中，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵，十六烷基三甲基溴化铵中的一种，阳离子表面活性剂与水溶性聚合物的质量比为1：3～1：4，阴离子聚电解质为聚丙烯酸、聚乙烯醇，聚乙烯吡络烷酮中的一种，阴离子聚电解质与水溶性聚合物的质量比为1：1～1：1.5，非离子表面活性剂为P123，Brij56，Brij58中的一种，非离子表面活性剂与水溶性聚合物的质量比为1：25～1：30，Fe盐为FeCl2·4H2O，FeCl3·6H2O中的一种，Fe盐与水溶性聚合物的质量比为1：1.5～1：2，水溶性聚合物为蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇，聚苯乙烯等中的一种，正硅酸乙酯与水溶性聚合物的质量比为1：1～1：1.5。
进一步地，所述步骤3中，氨硼烷与磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末质量比为1：1.2～1.2：1，羟基化氮化硼纳米片与磁性颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末质量比为1：1.2～1.2：1，聚合物粘结剂为聚苯胺，聚氨酯，聚乙烯醇中的一种，聚合物粘结剂与磁性颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末质量比为1：2～1：3。
进一步地，所述步骤3的具体做法为：将步骤1所得羟基化氮化硼纳米片、步骤2所得磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末、氨硼烷及聚合物粘结剂混合后加入到50ml去离子水中，超声分散30min～60min后在50℃～70℃加热搅拌30min～60min，冷却至室温后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗烘干，烘干温度在60℃，烘干12h，得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体。
进一步地，所述步骤4的具体做法为：将步骤3所得BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体置于管式炉中进行焙烧，其中焙烧气氛为氮气，升温速率为3℃/min，温度为1100℃～1200℃，保温时间为1h～2h，得到BNNSs/磁性颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料。
根据上述一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法制备得到的多孔吸波复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一种具有蛇鳞结构的多级孔吸波复合材料的制备方法，能够得到羟基化氮化硼纳米片像蛇鳞一样生长在磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒骨架表面的吸波复合材料。多级孔碳纳米棒由于具有不同孔径尺度、相互连通的孔结构，将对不同波长的电磁波有选择性的吸收，孔结构还引入了电磁波的多次反射和折射，促进了电磁波能量的吸收。同时磁性纳米颗粒可以通过自然共振和畴壁共振的方式来衰减电磁波，使得复合材料具有更优秀的电磁波损耗能力。磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒与羟基化氮化硼纳米片形成表面仿蛇鳞结构使得电磁波在入射时能量被不断转化吸收，从而提高吸收效果，在吸波领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明制备的一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的结构示意图。
图2是本发明制备的磁性颗粒掺杂多级孔碳纳米棒骨架结构示意图。
图中1-羟基化氮化硼纳米片，2-多级孔碳纳米棒，3-磁性纳米颗粒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法制备得到的多孔吸波复合材料如图1-2所示，制备方法具体按以下步骤实施：
步骤1，羟基化改性BN：
将BN加入碱性溶液中在100℃～120℃高温水解24h，其中碱性溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钾溶液等碱性溶液中的一种，水解结束后用去离子水洗涤数次并超声分散于水中，在2000～3000r/min转速下离心，取上清液抽滤后在60℃干燥12h得到羟基化氮化硼纳米片1。
步骤2，制备磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒骨架：
将正硅酸乙酯(TEOS)，阳离子表面活性剂，阴离子聚电解质，非离子表面活性剂，Fe盐及水溶性聚合物依次溶于水中并搅拌均匀，所得溶液在80℃～90℃下水热反应48h后在2000～3000r/min转速下离心并真空干燥12h，在氩气气氛下煅烧800℃～900℃，保温2h～3h，所得粉末浸泡在质量分数为5％的HF溶液中12h后用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥12h得到磁性纳米颗粒3掺杂多级孔碳纳米棒2。其中阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)，十六烷基三甲基溴化铵(CTAM)中的一种，与水溶性聚合物的质量比为1：3～1：4，阴离子聚电解质为聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)，聚乙烯吡络烷酮(PVP)中的一种，与水溶性聚合物的质量比为1：1～1：1.5，非离子表面活性剂为P123，Brij56，Brij58中的一种，与水溶性聚合物的质量比为1：25～1：30，Fe盐为FeCl2·4H2O，FeCl3·6H2O中的一种，与水溶性聚合物的质量比为1：1.5～1：2，水溶性聚合物为蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇，聚苯乙烯中的一种，正硅酸乙酯与水溶性聚合物的质量比为1：1～1：1.5。
步骤3，构建仿蛇鳞结构BNNSs-OH/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体：
将步骤1所得羟基化氮化硼纳米片1、步骤2所得磁性纳米颗粒3掺杂多级孔碳纳米棒2粉末、氨硼烷及聚合物粘结剂混合后加入到50ml去离子水中，超声分散30min～60min后在50℃～70℃加热搅拌30min～60min，冷却至室温后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗烘干，烘干温度在60℃，烘干12h，得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体。
氨硼烷与磁性纳米颗粒3掺杂多级孔碳纳米棒2粉末质量比为1：1.2～1.2：1，羟基化氮化硼纳米片1与磁性纳米颗粒3掺杂多级孔碳纳米棒2粉末质量比为1：1.2～1.2：1。聚合物粘结剂为聚苯胺，聚氨酯，聚乙烯醇中的一种，与磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末质量比为1：2～1：3。
步骤4，煅烧处理：
将步骤3所得BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体置于管式炉中进行焙烧，其中焙烧气氛为氮气，升温速率为3℃/min，温度为1100℃～1200℃，保温时间为1h～2h，得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料。
如图1所示为表面仿蛇鳞结构的BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料结构示意图。图2是本发明制备的磁性纳米颗粒掺杂多级孔吸波复合材料骨架结构示意图。从图1可以看出氮化硼纳米片像蛇鳞一般生长在多级孔碳纳米棒表面，从图2可以看出，碳纳米棒形成多级孔结构且磁性纳米颗粒掺入其中。
本发明选择碱性溶液高温水解制得羟基化氮化硼纳米片，使得制备的氮化硼纳米片分散性更好；采用阳离子表面活性剂作为介孔模板，阴离子聚电解质和非离子表面活性剂为共模板，正硅酸乙酯和水溶性聚合物作为硅源和碳源，控制添加材料的质量比对生长的多级孔碳纳米棒的孔径尺寸进行调控，使得碳纳米棒具有不同孔径尺度、相互连通的孔结构，可以对不同波长的电磁波有选择性的吸收，增大材料吸收电磁波的频率范围；通过在碳纳米棒中添加Fe盐，调节Fe盐的添加量制得磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒，丰富电磁波的衰减机制，从而提升复合材料吸波效果；使用聚合物粘结剂将羟基化氮化硼纳米片和磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒结合，并采用氨硼烷作为氮化硼纳米片前驱体经过热处理使之生长在多级孔碳纳米棒表面，从而形成表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料，提升材料吸波性能。
本发明通过动态模板法制备了多级孔碳纳米棒并掺杂磁性纳米颗粒，高温水解制得羟基化氮化硼纳米片再结合氨硼烷通过热处理得到氮化硼纳米片像蛇鳞一样生长在磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒骨架表面的吸波复合材料。多级孔碳纳米棒由于具有不同孔径尺度、相互连通的孔结构，将对不同波长的电磁波有选择性的吸收，孔结构还引入了电磁波的多次反射和折射，促进了电磁波能量的吸收。同时磁性纳米颗粒可以通过自然共振和畴壁共振的方式来衰减电磁波，使得复合材料具有更优秀的电磁波损耗能力。磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒与氮化硼纳米片形成表面仿蛇鳞结构使得电磁波在入射时能量被不断转化吸收，从而提高吸收效果，在吸波领域有着广阔的应用前景。
实施例1
首先称取6g六方氮化硼粉末(h-BN)分散在5mol/L的氢氧化钠溶液(NaOH)中，在120℃下水解24h，水解结束后通过离心反复洗涤数次去除残留的氢氧化钠，将洗涤后的六方氮化硼粉末分散在去离子水中，置于超声分散仪(300W，40kHz)中超声处理16h，超声结束后将悬浮液在3000r/min的速率下离心5min以去除未剥离的六方氮化硼，取上清液即剥离的羟基化氮化硼纳米片，将取得的上清液真空辅助抽滤后，在60℃下干燥12h获得羟基化氮化硼纳米片粉末。
称取1g CTAB置于50mL的去离子水中并搅拌，将3g PAA和0.12gP123缓慢添加至上述溶液中并搅拌至充分溶解，随后添加3g TEOS继续搅拌15min。最后，向体系中缓慢添加3g蔗糖和2gFeCl2·4H2O，搅拌30min。将所得混合溶液转移至比色管中，90℃水热反应48h，对混合溶液在3000r/min离心得到白色沉淀物，转移至真空干燥箱内50℃干燥12h。最后用管式炉在氩气氛围下900℃进行焙烧，保温3h去除有机模板。得到的产物用质量分数为5％的HF溶液浸泡12h并用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥12h。
称取2.88g氨硼烷，2.88g羟基化氮化硼纳米片，1.2g聚苯胺以及2.4g磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末加入50ml去离子水中超声分散30min后在70℃搅拌60min，冷却至室温后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗60℃烘干12h，得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体。
将干燥后的BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体放入管式炉中在氮气气氛下焙烧1200℃，升温速率3℃/min，保温2h得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料。
表1是实施例1中BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料，BN-coated PyC复合材料以及石墨/BN复合材料的最小反射率(RL)对比。从表1中可以看出，BN-coated PyC复合材料最小反射率最大，石墨/BN复合材料的最小反射率略小于BN-coated PyC复合材料，石墨与BN的界面结合更有效提高材料吸波性能，但其单一结构局限了吸波性能的提升。而实施例1中BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料中的蛇鳞结构可使电磁波在入射多次反射，提高吸波性能。碳纳米棒的多级孔结构引入了电磁波的多次反射和折射，增加了与材料之间的相互作用，促进了电磁波能量的吸收。且磁性纳米颗粒可以通过自然共振和畴壁共振的方式来衰减电磁波，使得复合材料具有更优秀的电磁波损耗能力。磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒与氮化硼纳米片形成蛇鳞结构使得电磁波在入射时能量被不断转化吸收，从而提高电磁波吸收效果，因此实施例1中BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料的最小反射率最小。
表1
实施例2
首先称取6g六方氮化硼粉末(h-BN)分散在5mol/L的氢氧化钾溶液(KOH)中，在100℃下水解24h，水解结束后通过离心反复洗涤数次去除残留的氢氧化钠，将洗涤后的六方氮化硼粉末分散在去离子水中，置于超声分散仪(300W，40kHz)中超声处理16h，超声结束后将悬浮液在2000r/min的速率下离心5min以去除未剥离的六方氮化硼，取上清液即剥离的羟基化氮化硼纳米片，将取得的上清液真空辅助抽滤后，在60℃下干燥12h获得羟基化氮化硼纳米片粉末。
称取0.75g CTAC置于50mL的去离子水中并搅拌，将2g PVA和0.1gBrij56缓慢添加至上述溶液中并搅拌至充分溶解，随后添加2g TEOS继续搅拌15min。最后，向体系中缓慢添加3g葡萄糖和1.5gFeCl3·6H2O，搅拌30min。将所得混合溶液转移至比色管中，80℃水热反应48h，对混合溶液在2000r/min进行离心得到白色沉淀物，转移至真空干燥箱内50℃干燥12h。最后用管式炉在氩气氛围下800℃进行焙烧，保温2h去除有机模板。得到的产物用质量分数为5％的HF溶液浸泡12h并用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥12h。
称取2g氨硼烷，2g羟基化氮化硼纳米片，0.8g聚乙烯醇以及2.4g磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末加入50ml去离子水中超声分散40min后在50℃搅拌30min，冷却至室温后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗60℃烘干12h，得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体。
将干燥后的BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体放入管式炉中在氮气气氛下焙烧1100℃，升温速率3℃/min，保温1h得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料。
实施例3
首先称取6g六方氮化硼粉末(h-BN)分散在5mol/L的氢氧化钠溶液(NaOH)中，在110℃下水解24h，水解结束后通过离心反复洗涤数次去除残留的氢氧化钠，将洗涤后的六方氮化硼粉末分散在去离子水中，置于超声分散仪(300W，40kHz)中超声处理16h，超声结束后将悬浮液在3000r/min的速率下离心5min以去除未剥离的六方氮化硼，取上清液即剥离的羟基化氮化硼纳米片，将取得的上清液真空辅助抽滤后，在60℃下干燥12h获得羟基化氮化硼纳米片粉末。
称取0.8g CTAM置于50mL的去离子水中并搅拌，将2.5g PVP和0.11gBrij58缓慢添加至上述溶液中并搅拌至充分溶解，随后添加2.5g TEOS继续搅拌15min。最后，向体系中缓慢添加3g聚乙烯醇和1.7gFeCl2·4H2O，搅拌30min。将所得混合溶液转移至比色管中，85℃水热反应48h，对混合溶液在2500r/min进行离心得到白色沉淀物，转移至真空干燥箱内50℃干燥12h。最后用管式炉在氩气氛围下850℃进行焙烧，保温3h去除有机模板。得到的产物用质量分数为5％的HF溶液浸泡12h并用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥12h。
称取2.5g氨硼烷，2.5g羟基化氮化硼纳米片，1g聚氨酯及2.4g磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末加入50ml去离子水中超声分散50min后在60℃搅拌50min，冷却至室温后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗60℃烘干12h，将干燥后的粉末放入管式炉中在氮气气氛下焙烧1150℃，升温速率3℃/min，保温2h得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料。
实施例4
首先首先称取6g六方氮化硼粉末(h-BN)分散在5mol/L的氢氧化钾溶液(KOH)中，在120℃下水解24h，水解结束后通过离心反复洗涤数次去除残留的氢氧化钾，将洗涤后的六方氮化硼粉末分散在去离子水中，置于超声分散仪(300W，40kHz)中超声处理16h，超声结束后将悬浮液在3000r/min的速率下离心5min以去除未剥离的六方氮化硼，取上清液即剥离的羟基化氮化硼纳米片，将取得的上清液真空辅助抽滤后，在60℃下干燥12h获得羟基化氮化硼纳米片粉末。
称取0.9g CTAB置于50mL的去离子水中并搅拌，将2.8g PAA和0.11gP123缓慢添加至上述溶液中并搅拌至充分溶解，随后添加2.8g TEOS继续搅拌15min。最后，向体系中缓慢添加3g聚苯乙烯和1.6gFeCl3·6H2O，搅拌30min。将所得混合溶液转移至比色管中，85℃水热反应48h，对混合溶液进行2500r/min离心得到白色沉淀物，转移至真空干燥箱内50℃干燥12h。最后用管式炉在氩气氛围下850℃进行焙烧，保温3h去除有机模板。得到的产物用质量分数为5％的HF溶液浸泡12h并用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥12h。
称取2.6g氨硼烷，2.6g羟基化氮化硼纳米片，1.1g聚苯胺以及2.4g磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末加入50ml去离子水中超声分散60min后在70℃搅拌40min，冷却至室温后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗60℃烘干12h，得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体。
将干燥后的BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体放入管式炉中在氮气气氛下焙烧1100℃，升温速率3℃/min，保温2h得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，羟基化改性BN：
将BN加入碱性溶液中进行高温水解，水解结束后用去离子水洗涤数次并超声分散于水中，离心，取上清液抽滤后干燥，得到羟基化氮化硼纳米片；
步骤2，制备磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒骨架：
将正硅酸乙酯，阳离子表面活性剂，阴离子聚电解质，非离子表面活性剂，Fe盐及水溶性聚合物依次溶于水中并搅拌均匀，所得溶液进行水热反应后离心，真空干燥再经过煅烧，所得粉末浸泡在HF溶液中，然后用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥得到磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒；
步骤3，构建仿蛇鳞结构BNNSs-OH/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体：
将步骤1所得羟基化氮化硼纳米片、步骤2所得磁性颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末、氨硼烷及聚合物粘结剂混合后加入到去离子水中，超声分散后加热搅拌，冷却后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗烘干得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体；
步骤4，煅烧处理：
将步骤3所得BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体置于管式炉中进行焙烧，得到多孔吸波复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中碱性溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钾溶液中的一种，水解温度为100℃～120℃，水解时间为24h；离心转速为2000～3000r/min，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
3.根据权利要求1所述的一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2的具体做法为：将正硅酸乙酯，阳离子表面活性剂，阴离子聚电解质，非离子表面活性剂，Fe盐及水溶性聚合物依次溶于水中并搅拌均匀，所得溶液在80℃～90℃下水热反应48h后在2000～3000r/min转速下离心并真空干燥12h，在氩气气氛下煅烧800℃～900℃，保温2h～3h；所得粉末浸泡在质量分数为5％的HF溶液中12h后用去离子水洗涤数次，真空冷冻干燥12h。
4.根据权利要求1所述的一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵，十六烷基三甲基溴化铵中的一种，阳离子表面活性剂与水溶性聚合物的质量比为1：3～1：4，阴离子聚电解质为聚丙烯酸、聚乙烯醇，聚乙烯吡络烷酮中的一种，阴离子聚电解质与水溶性聚合物的质量比为1：1～1：1.5，非离子表面活性剂为P123，Brij56，Brij58中的一种，非离子表面活性剂与水溶性聚合物的质量比为1：25～1：30，Fe盐为FeCl2·4H2O，FeCl3·6H2O中的一种，Fe盐与水溶性聚合物的质量比为1：1.5～1：2，水溶性聚合物为蔗糖、葡萄糖、聚乙烯醇，聚苯乙烯等中的一种，正硅酸乙酯与水溶性聚合物的质量比为1：1～1：1.5。
5.根据权利要求1所述的一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，氨硼烷与磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末质量比为1：1.2～1.2：1，羟基化氮化硼纳米片与磁性颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末质量比为1：1.2～1.2：1，聚合物粘结剂为聚苯胺，聚氨酯，聚乙烯醇中的一种，聚合物粘结剂与磁性颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末质量比为1：2～1：3。
6.根据权利要求1所述的一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3的具体做法为：将步骤1所得羟基化氮化硼纳米片、步骤2所得磁性纳米颗粒掺杂多级孔碳纳米棒粉末、氨硼烷及聚合物粘结剂混合后加入到50ml去离子水中，超声分散30min～60min后在50℃～70℃加热搅拌30min～60min，冷却至室温后用商业磁铁分离产物，乙醇清洗烘干，烘干温度在60℃，烘干12h，得到BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体。
7.根据权利要求1所述的一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4的具体做法为：将步骤3所得BNNSs/磁性纳米颗粒/多级孔碳纳米棒前驱体置于管式炉中进行焙烧，其中焙烧气氛为氮气，升温速率为3℃/min，温度为1100℃～1200℃，保温时间为1h～2h，得到BNNSs/磁性颗粒/多级孔碳纳米棒复合材料。
8.根据权利要求1-7中任一项所述一种表面仿蛇鳞结构的多孔吸波复合材料的制备方法制备得到的多孔吸波复合材料。
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