[发明专利]具有多层交替石墨烯/透波陶瓷结构的纳米线吸波材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有多层交替石墨烯/透波陶瓷结构的纳米线吸波材料及制备方法，将透波纳米线放入石墨烯沉积炉中，在其表面沉积一层石墨烯，然后在沉积了石墨烯的试样表面再沉积一层纳米级厚度的透波陶瓷，重复循环沉积石墨烯和透波陶瓷，获得多层交替石墨烯/透波陶瓷的结构。本发明工艺简单，结构简单，有能力实现大规模生产。所制备的纳米线吸波材料不仅室温吸波性能优异，有效吸收带宽达到8GHz，而且具有良好的耐高温和抗氧化性能，适用于电磁波吸收领域。

技术领域

本发明属于吸波材料及制备方法，涉及一种具有多层交替石墨烯/透波陶瓷结构的纳米线吸波材料及制备方法。

背景技术

随着电子设备快速发展，电磁波的干扰问题逐渐严重，因而具有电磁波吸收功能的材料成为了研究的热点。“薄、轻、宽、强”和高温不敏感性是吸波材料追求的目标，其中宽的有效吸收频带和高温不敏感性最具挑战。通过在材料中设计异质界面结构不仅能够有效提高介电常数的频散效应，拓宽有效吸收频带，还能提高极化损耗的占比，缓解由于高温电导率突变带来的高温吸波性能退化的问题，提高高温吸波性能稳定性。因此，发展异质界面结构吸波材料是快速有效提升高温宽频吸波性能、满足当前严苛应用要求的关键途径。

目前，异质界面结构的设计主要是以半导体和高电导相为主，例如银纳米线和四氧化三铁形成的异质界面(陈甜甜，姚建涛，张贵泉等.一种银纳米线和四氧化三铁复合吸波材料及其制备方法，中国，CN113881869A[P])，碳化硅纳米线和金属氧化物形成的异质界面(王红洁，谢强，卢德等.一种碳化硅@金属氧化物吸波泡沫及其制备方法，中国，CN111170761A[P])，非晶碳碳和碳化硅形成的异质界面(王红洁，蔡志新，苏磊等.一种非晶碳修饰SiC纳米线连续三维网络结构吸波泡沫及其制备方法，中国，CN111138206A[P]),但是上述异质界面中两相的电性能差异不大，不会在千兆赫兹频段内产生界面极化的弛豫，因此其吸波性能有待提升；此外，异质界面的尺度也是影响吸波性能的关键因素，一些研究人员在连续透波长纤维表面旋涂/浸渍的方法引入了氧化石墨烯，形成了轴向毫米尺度、径向微米尺度的异质界面(殷小玮，韩美康，宋昶晴.一种柔性的石墨烯/透波纤维复合吸波材料的制备方法，中国，CN106893550A[P].2017)，但是纤维或晶须等毫米、微米级尺度结构的比表面积远小于纳米级结构，导致产生的异质界面极化也较弱，吸波性能会受到影响。

发明人团队经过研究分析发现，电性能差异大的两相之间形成的异质界面会在千兆赫兹频段内发生界面极化，纳米级结构相比其他尺度结构能够获得更多的界面，从而产生足够强的界面极化。因此，本发明提出一种多层交替石墨烯(高导电)/透波陶瓷(近绝缘)结构的纳米线吸波材料制备方法，并成功制备了微观结构为透波纳米线表面交替沉积多层石墨烯和透波陶瓷的吸波材料，其具有优良的宽频吸收和高温吸波性能，有望解决目前研究领域内高温宽频吸波的难题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有多层交替石墨烯/透波陶瓷结构的纳米线吸波材料及制备方法，通过在透波纳米线上原位沉积石墨烯，再在石墨烯上原位沉积透波陶瓷，交替循环形成石墨烯/透波陶瓷多层结构，构筑多单元、大数量纳米尺度异质界面，在交变电场下产生丰富的界面极化，高效衰减、吸收电磁波，满足严峻的应用条件对材料宽频吸波、高温稳定的高性能要求。

技术方案