[发明专利]一种吸波材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种吸波材料及其制备方法和应用，涉及吸波材料技术领域。本发明吸波材料组成包括中空生物质碳微管、稀土金属氧化物和铁系金属氧化物；所述稀土金属氧化物和铁系金属氧化物负载于所述中空生物质碳微管的内外表面。本发明制备的吸波材料，镧系金属氧化物与铁系金属氧化物在碳微管内外表面原位共生长，可在微纳尺度形成更多的异质界面、极化中心和反射/散射面，使得吸波材料能通过传导损耗、电子极化、界面极化、磁畴共振、自然共振、多重反射/散射等机制衰减电磁波，从而提高其吸波特性，拓宽吸收带宽。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，特别是涉及一种吸波材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代科技的迅速发展，诸如移动通讯、智能机器人、5G基站、卫星导航、电子雷达、隐身装备等设备在国防装备和日常生活得以广泛使用，给人们带来便利的同时，也造成电磁污染。例如，电磁干扰会影响电子设备的正常运行，电磁辐射会对人类的身体健康造成危害，因此采用能衰减电磁波的吸波材料降低或消除这种电磁污染是极为迫切的。传统的吸波材料(如铁氧体、陶瓷等)还存在密度大、吸收带宽窄、不易加工等不足，因此，探索轻质、宽频、高效的吸波材料是迫切需要解决的问题。

碳材料因其独特的力、光、电、磁、热特性一直是吸波材料领域研究的重点，特别是以碳纤维、碳纳米管、石墨烯为代表的新型碳材料，已经发展为吸波材料的一个重要分支。然而，这些碳材料的合成主要来源于石化资源，且合成工艺复杂、污染严重。随着资源短缺问题的日益严重和人们环保意识的日渐增强，迫切需要提供一种合成工艺简单、对环境友好且吸波性能好的吸波材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种吸波材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，在简化吸波材料的制备工艺、对环境友好的同时，提高吸波材料的吸波性能，拓宽其吸收带宽。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种吸波材料，组成包括中空生物质碳微管、稀土金属氧化物和铁系金属氧化物；

所述稀土金属氧化物和铁系金属氧化物负载于所述中空生物质碳微管的内外表面。

稀土金属具有独特空轨道结构，其可以通过能级跃迁、提高晶界磁畴活性、增强磁晶各向异性、诱导晶格畸变等方式实现杂化材料(吸波材料)对多频段电磁波的高效吸收，有助于进一步提高杂化材料(吸波材料)吸收强度和拓宽有效吸收带宽。

进一步地，所述吸波材料中碳元素、稀土金属元素和铁系金属元素的摩尔比为1：(0.05～15)：(0.05～15)。

进一步地，所述中空生物质碳微管的直径为0.1～1000微米，来源于生物质中空纤维。

进一步地，所述稀土金属氧化物中的稀土金属元素具体为镧系金属中的一种或几种；所述铁系金属氧化物中的铁系金属元素具体为铁、钴、镍中的一种或几种。

进一步地，所述稀土金属氧化物为三氧化二镧、二氧化铈、三氧化二镝、三氧化二铒或三氧化二铥中的至少一种。

本发明技术方案之二，上述吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将生物质中空纤维依次加入到亚氯酸钠水溶液、氯乙酸水溶液中搅拌，过滤，干燥，得到亲水性纤维；

步骤2，将所述亲水性纤维加入到稀土金属化合物与铁系金属化合物的混合水溶液中搅拌，调节溶液为碱性，进行水热反应，得到生物质中空纤维杂化材料；

步骤3，将所述生物质中空纤维杂化材料在惰性气氛中进行煅烧，得到所述吸波材料。